ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТРИЗ
Технические системы. Основные определения
Этапы развития технических систем
Вытеснение человека из технической системы
Неравномерное развитие частей технической системы. Противоречия
Увеличение степени идеальности технических систем
Развертывание-свертывание технических систем
Повышение динамичности и управляемости технических систем
Переход технических систем на микроуровень. Использование полей
Согласование-рассогласование технических систем
Особенности совместного действия законов развития технических систем
Закономерности как основа интуиции
ИНСТРУМЕНТЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЙ ФОНД ТРИЗ
Вепольный анализ
Решение типовых задач. Стандарты на решение изобретательских задач
Решение нетиповых задач. АРИЗ
Использование физических, химических, геометрических и других эффектов и явлений при решении изобретательских задач
Решение исследовательских задач
Рекомендации по использованию инструментов ТРИЗ
КОМПЛЕКСНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТРИЗ
Этапы ФСА
Практика проведения ФСА
Внедрение ФСА на предприятии
Прогнозирование развития технических систем
ОТ ТЕХНОЛОГИИ К...
Общие закономерности развития
ТРИЗ и патентоведение
Развитие творческого воображения
Формирование творческой личности
Закономерности развития коллективов
ТРИЗ и элементы творческой педагогики
Обучение ТРИЗ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица выбора приемов устранения технических противоречий
Приемы разрешения физических противоречий
Стандарты на решение изобретательских задач
Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85В
Применение некоторых физических эффектов и явлений при ре­шении изобретательских задач
Применение некоторых химических эффектов и явлений при решении изобретательских задач
Порядок обработки исследовательских задач
Этапы функционально-стоимостного анализа
Список контрольных вопросов функционального анализа
Скрытые резервы совершенствования продукции
Методические рекомендации по выявлению и формулированию задач
Методика проведения прогноза на базе ТРИЗ
Линии развития технических систем
Типовые ошибки в формулировании задач и приемы их устра­нения
Типовые ошибки в развитии технических систем
АННОТИРОВАННЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ
Содержание
Text
                    (Теория  и  практика
решения
изобретательских
задач)
 Кишинев
Карт  я  Молдовеняскэ
1989


ББКЗОУ П 44 Рецензент — директор Межотраслевого научно-технического центра «Прогресс», лауреат премии ЛКСММ в области науки и техники В. Н. Просяник Редактор В. Фрунзе 2002000000—083 А 86—89 М751 (10)—89 ISBN 5—362—00147—7 © Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Филатов, © Оформление. М. Андрухина,
Проблема повышения эффективности общественного про¬ изводства — важнейшая задача нашего общества, решение которой возможно лишь при условии активизации творческой деятельности каждого из нас.) В настоящей книге рассказы¬ вается, как можно подойти к этой проблеме с позиций соз¬ данной в нашей стране теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Речь пойдет об изобретательстве, но мы не ограничиваемся традиционной областью его приложения — техникой, а также юридическим понятием изобретений Эти¬ мологический словарь утверждает, что термин «изобретение» происходит от древнерусского слова «обретение», и толкует его как создание чего-то нового, прежде неизвестного, в любой области человеческой деятельности: в технике, науке, искусстве, медицине, организации труда, общества и т. п. Из этого общечеловеческого понятия изобретения мы и будем исходить, тем более что принципы поиска нового в разных областях весьма близки. В этой книге сделаны попытки раскрыть основное содер¬ жание ТРИЗ, рассказать о ее сегодняшних возможностях, показать ее перспективы развития и место в процессе пере¬ стройки нашего общества. Помимо теоретических положений ТРИЗ большое внимание уделено ее практическому исполь¬ зованию, в том числе и в рамках функционально-стоимостно¬ го анализа (ФСА) — современного эффективного метода совершенствования продукции. Все приведенные рекоменда¬ ции основаны на большом практическом опыте работы авто¬ ров и их коллег в области применения ТРИЗ, обучения мето¬ дологии изобретательства, внедрения полученных решений и т. п., проиллюстрированы примерами из практики. Благодаря охвату большого количества материала книга может служить пособием для специалистов, проходящих обучение по ТРИЗ, а также для тех, кто захочет овладеть ТРИЗ самостоятельно. Она будет полезна всем, кто разра¬ батывает или совершенствует новую технику, встречается в своей деятельности с творческими задачами, стремится к увеличению доли творчества в своей работе. Авторы благодарят коллег, специалистов по ТРИЗ и ФСА, чьи советы и конкретная помощь сделали возможным появление этой книги: В. М. Герасимова, совместно с которым был проведен ФСА мясорубки; В. В. Митрофанова, С. С. Литвина, Э. С. Злотину, В. М. Петрова, Л. А. Каплана, 3. Е. Ройзена, И. М. Верткина, И. Л. Викентьева, В. С. Ла- дошкина, Г. И. Иванова, Ю. П. Саламатова, В. М. Цурикова, Ю. В. Бычкова, В. В. Сычева, М. И. Бреннера и многих других, а также тех, кто участвовал в проведении описы¬ ваемых в книге рабет по ФСА, з
От озарения к технологии Как человек придумывает новое? Откуда берутся идеи изобретений, рационализаторских предложений? Почему по¬ рой очень нужная и, казалось бы, очевидная идея опазды¬ вает на десятилетия, а другие появляются за столетия до их возможной реализации? Подобные вопросы волнуют в наше время многих. И нет недостатка в ответах — в работах психологов, в воспоминаниях ученых и изобретателей описы¬ вается примерно одно и то же: человек сталкивается со слож¬ ной проблемой, постоянно мысленно ищет решение, переби¬ рая варианты, пробует, ошибается и наконец находит. Это и есть метод перебора вариантов или, как его чаще назы¬ вают, метод проб и ошибок — древнейший способ поиска нового. Методом проб и ошибок создавались первые кремнёвые ножи и луки, пушки и ветряные мельницы, здания и корабли. Поразительно совершенны ладьи русских поморов, китайские джонки и катамараны полинезййцев. Каждая их линия, каж¬ дая мельчайшая деталь имеет наилучшую из возможных форм. Однако раскопки показали, что еще 500 лет назад эти суда были несравненно хуже. Повторяя из столетия в столетие как-будто одни и те же очертания, строители тем не менее все время вносили какие-то изменения. Те, которые оказывались неудачными или чаще приводили к гибели ко¬ раблей, забывались, удачные — закреплялись. Это был дол¬ гий путь, подобный эволюции живой природы, требовавший больших жертв, гибели множества неудачных конструкций. Но развитие техники ускорялось, и метод проб и ошибок становился все менее пригодным. Невозможно строить ты¬ сячи образцов, чтобы отобрать наилучшую конструкцию паровой машины или быстроходного крейсера. И тогда на помощь пришла наука — изучение и использование законов природы. Она позволила искать наилучший вариант при помощи расчетов, целенаправленных исследований. Сегодня никому и в голову не придет строить новые ма¬ шины на глазок, в расчете на то, что удастся угадать. И толь¬ ко в области поиска принципиально новых решений и идей, в области творчества, изобретательства все еще царит ста¬ рый способ. Никакие ограничения при этом не признаются: можно проверять любые варианты. Практически, конечно, перебор начинают с привычных, традиционных вариантов, потом переходят к чему-то более «дикому». Когда рассмо¬ 5
трены сотни или тысячи вариантов, а решения нет, в ход идут случайные подсказки: например, взгляд случайно упал на чайник—нельзя ли использовать пар, кипяток... Эффективность перебора зависит от сложности задачи, ее можно охарактеризовать количеством проб, которые не¬ обходимо сделать для получения гарантированного резуль¬ тата — решения задачи. История изобретательства пока¬ зывает, что это количество может колебаться в очень широких пределах — от десятка проб для самых простых задач до сотен тысяч для сложных. Метод проб и ошибок достаточно эффективен, когда речь идет о необходимости перебрать десять-двадцать вариантов, а при решении более сложных задач приводит к большим потерям сил и времени. Метод проб и ошибок не только неэффективен при реше¬ нии сложных задач, но и затрудняет их постановку, так как обычно задача ставится в случайной, неточной формули¬ ровке, зачастую без необходимой информации, зато с из¬ бытком ненужной. Метод проб и ошибок не позволяет свое¬ временно увидеть действительно важные проблемы и тем са¬ мым отодвигает их решение на десятилетия, а иногда и на столетия. Так менисковый телескоп, по признанию его изо¬ бретателя Д. Д. Максутова, мог быть создан еще во времена Декарта и Ньютона. Была потребность и была возможность создания такого телескопа. Задачу просто не увидели, до по¬ пыток ее решения дело дошло только в середине XX века. Фле¬ минг, создатель пенициллина, утверждал, что его изобрете¬ ние могло быть сделано лет на 20 раньше и спасло бы 20 миллионов жизней. Неэффективность метода проб и ошибок для решения сложных задач долгое время компенсировали за счет увели¬ чения числа людей, работающих над той или иной проблемой. Но к середине XX века стало очевидно, что даже самое пол¬ ное использование людских ресурсов не может обеспечить необходимых темпов производства изобретений. Появилась общественная потребность в простых и доступных каждому методах поиска нового. Как мы знаем, спрос рождает пред¬ ложение. Сегодня известно свыше полусотни различных ме¬ тодов поиска нового [1, 3]. Далеко не все они одинаково полезны. Среди них есть и непроверенные, надуманные, ис¬ кусственно формализованные, не дающие никакого практи¬ ческого выхода. Ряд методов имеет ограниченное применение: в определенных условиях, для определенного типа задач. Даже при решении одинаковых задач разные люди по- разному пробуют, по-своему ошибаются... Но есть и общие черты, свойственные всем. Поиск решений можно изобра¬ зить графически (рис. 1, а): человек находится в исходной 6
точке «задача», ему нужно прийти в точку «решение», но он не знает, где эта точка; он выбирает произвольное направ¬ ление, делает одну попытку, вторую, третью, убедившись, что решения нет, меняет «курс» и делает новые попытки. Большинство из них сосредоточено в одном приблизительно направлении, привычном для решающего (чаще всего обще¬ принятом, общеизвестном), которое получило название «век¬ тор психологической инерции». А изобретательская задача потому и трудна, что ее решение — в новом, неожиданном направлении. Исходя из модели процесса поиска как серии более или менее случайных, осознанных или неосознанных последовательных проб, можно выделить две различные воз¬ Рис. 1. Последовательность поиска новых решений при использовании различных методов поиска: а - перебор вариантов методом проб и ошибок: б — увеличение хаотичности перебора вариантов (мозговой штурм, метод фокальных объектов, синектика и т п.); в — систематизация перебора вариантов (морфологический анализ, контрольные вопросы, функционалный анализ и т п.); г — направленный поиск решений (ТРИЗ) 7
можности повышения его эффективности: увеличение хао¬ тичности поиска и систематизация перебора вариантов. К первой группе относятся специальные психологические методы, позволяющие избежать инерционной направленности поиска, вводящие элементы случайности, непредусмотренно- сти, активизирующие ассоциативные способности человека, увеличивающие число проб (рис. 1,6). Это так называемые методы психологической активизации творчества. Наиболее известным из них, получившим широкое распространение во всем мире, является созданный А. Осборном (США) в конце тридцатых годов мозговой штурм, который часто называют мозговой атакой, или брейнстормингом (англ.) [1,3]. Извес¬ тен ряд модификаций этого метода: групповое решение задач, конференция идей, массовая мозговая атака и т. д. В основе мозгового штурма лежит проста# мысль: процесс генерирования идей необходимо отделить от процесса их оценки. При обсуждении задачи многие не решаются выска¬ зать смелые, неожиданные идеи, опасаясь ошибок, насмешек, отрицательного отношения руководителя и т. д. Если же такие идеи все же высказываются, то их зачастую (порой спра¬ ведливо) подвергают уничтожающей критике сами участники обсуждения. И новые мысли гибнут, не получив развития. А. Осборн предложил вести поиск в обстановке,когда критика запрещена, и каждая идея, даже шуточная или явно нелепая, всячески поощряется. Для этого отбирают по возможности разнородную группу из 6—8 человек, склонных генерировать идеи. В группу не включают руководителей, а сам процесс генерирования стремятся вести в непринужденной обста¬ новке. Высказанные идеи записываются на магнитофон или стенографируются. Полученный материал передают группе экспертов для оценки и отбора перспективных предложений. Что же дает такое разделение труда? Опыт показал, что за час группа из 8 человек может выдвинуть до 50—60 пред¬ ложений, среди которых, как правило, множество баналь¬ ностей, повторов, чепухи. После отбора могут остаться 1—2 хорошие идеи. Но даже одна идея — совсем не плохо. Ведь иногда эту идею, перебирая варианты, ищут многие годы. 30—40 лет назад с мозговой атакой связывали большие надежды. И сегодня во многих публикациях можно про¬ читать, что овладеть техникой мозгового штурма просто, а ре¬ зультаты он дает очень высокие. В действительности это да¬ леко не так. Именно кажущаяся простота, отсутствие по¬ дробных рекомендаций по технике ведения штурма и вызы¬ вают трудности. Мозговой штурм оказывается эффективным тогда, когда ведущий группы имеет большой опыт решения задач, владеет техникой общения и проведения коллектив-
ной работы, обладает личным обаянием, остроумием и мно¬ гими другими качествами. Но и в этом случае с помощью моз¬ гового штурма успешно решаются относительно несложные задачи. Чем задача сложнее, тем меньше вероятность ее ре¬ шения из-за отсутствия в процессе работы критического ана¬ лиза высказываемых идей и соответственно их развития. Тем не менее мозговой штурм помогает организовать коллектив¬ ную работу, уменьшает психологическую инерцию членов группы. Более эффективен метод синектики, разработанный У. Гордоном (США) в пятидесятые годы [1,3]. Синектика осно¬ вана на мозговой атаке, которую ведут профессионалы, имею¬ щие значительный опыт такой работы. При этом используют приемы, основанные на различных видах аналогии. При си- некторной атаке допустима конструктивная критика. Обучение синектике, согласно утверждениям специа¬ листов, возможно только на практике, путем участия в работе уже подготовленных групп синекторов, прослушивания пленок заседаний синекторских групп. Такое обучение ве-, дется фирмой «Синектике инкорпорейтед» в США. Большин¬ ство синекторов прекращает свою деятельность через не¬ сколько лет работы, возможно потому, что она оказывает разрушающее влияние на их. нервную систему [1]. По этим причинам можно считать бесперспективными и . ненужными попытки внедрения синектики в нашей стране. Полезно могут быть использованы некоторые модифи¬ кации мозгового штурма. Так, например, обратный штурм не запрещает критику, а наоборот, разрешает только кри¬ тические замечания, заставляет отыскивать как можно боль¬ ше недостатков у идеи, конструкции. Обратный штурм поз¬ воляет хорошо проверить идею «на прочность». Полезен он, когда какрй-нибудь узел, деталь кажутся слишком «благо¬ получными», не имеющими недостатков. Мозговой штурм позволяет «растормозить» людей, из¬ бежать привычных и потому бесплодных ассоциаций. Усилить этот процесс можно, используя методы, подсказывающие неожиданные сравнения, позволяющие взглянуть на объект под необычным углом. К ним относится метод фокальных объектов, предложенный в 1926 году профессором Берлинское го университета Э. Кунце и усовершенствованный в 1953 году американским специалистом Ч. Вайтингом. Суть метода состоит в том, что совершенствуемую техническую систему держат как бы в фокусе внимания (отсюда название) и переносят на нее свойства других, не имеющих к ней никакого отношения, объектов. При этом возникают необычные соче¬ тания, которые стараются развивать дальше путем свобод¬ ных ассоциаций. о
Данный метод применяется следующим образом: выбирается совершенствуемый объект; формируется цель его совершенствования; выбираются из книг, каталогов, журналов несколько слу¬ чайных объектов, записываются их признаки; эти признаки переносятся на совершенствуемый объект. Как правило, получаются интересные сочетания, из ко¬ торых иногда рождаются новые идеи. Эффективно можно применить метод фокальных объектов при поиске новых возможностей выпуска товаров народного потребления, для решения задач рекламы. Применяется он и для тренировки, развития творческого воображения слуша¬ телей, проходящих обучение изобретательству. Ко второй группе относятся методы, позволяющие систе¬ матизировать перебор вариантов, увеличить их числю, ис¬ ключить свойственные ненаправленному поиску повторы, постоянный возврат к одним и тем же идеям (рис. 1, в). К методам систематизации перебора относятся в первую очередь морфологический анализ и его различные модифи¬ кации, а также многочисленные списки контрольных вопро¬ сов. Морфологический анализ создан швейцарским астрофи¬ зиком Ф. Цвикки, который применил этот подход в 30-е годы к решению астрофизических проблем и предсказал благодаря этому существование нейтронных звезд [1,3]. Сущность мор¬ фологического анализа заключается в стремлении систе¬ матически охватить все (или хотя бы главнейшие) варианты структуры совершенствуемого объекта, исключив влияние случайности. Метод включает следующие шаги: выбирается объект; составляется список основных характеристик или частей объекта; для каждой характеристики или части перечисляются ее возможные исполнения; выбираются наиболее интересные сочетания возможных исполнений всех частей объекта. Анализ удобно вести с помощью многомерной таблицы, получившей название морфологического ящика, в которой выбранные характеристики или части объекта играют роль основных осей [1, 3, 8]. Наиболее существенным недостатком этого Метода явля¬ ется чрезвычайно большое количество возможных комби¬ наций. Например, если в морфологическом ящике имеется 10 основных осей и по каждой из них возможно 10 вариантов исполнения (достаточно скромные требования), то число возможных комбинаций составит 10 . Правил отбора нет, поэтому приходится действовать наугад. Между тем «силь- ю
ное» сочетание может «прятаться» среди миллионов слабых и вообще бессмысленных. Это резко снижает эффективность метода, но в тех случаях, когда система несложная и коли¬ чество комбинаций невелико, он вполне применим, в особен¬ ности когда решение уже имеется, но нужно его развернуть, рассмотреть возможные варианты реализации. Повысить эффективность поиска можно, заранее сформу¬ лировав наводящие вопросы (метод контрольных вопросов). Составлять списки таких вопросов пытались неоднократно. Среди них есть более-менее удачные, в том числе списки А. Осборна и Т. Эйлоарта [3]. Описанные методы легко видоизменяются, их можно ком¬ бинировать: отсюда и кажущееся многообразие. Но они не дают достаточно действенных инструментов для решения сложных задач. При первом знакомстве они кажутся шагом вперед по сравнению с традиционным методом проб и ошибок. Однако это шаги в тупиковом направлении, так как сохра¬ няется та же основа — поиск решений путем перебора вари¬ антов. Все упомянутые методы были созданы изобретателями- практиками. Между тем изучением изобретательства зани¬ мались и ученые. На протяжении целого столетия, с тех пор как началось сравнительно регулярное изучение творчества, внимание исследователей было сосредоточено на психологии изобретательства. Считалось (да и по сей день считается), что главное — это мыслительные процессы, происходящие в мозгу изобретателя. Исследуя их, надеялись понять, как появляются новые идеи. В лучшем случае допускалось, что, раскрыв «секреты» изобретательства, можно в какой-то мере повысить эффективность творчества. Но успеха на этом пути не было достигнуто. Нужен был другой подход. Технические системы материальны, это очевидно. Столь же очевиден и факт* их развития, подчиняющегося, как и всякое развитие, всеобщим законам диалектики. Отсюда со всей определенностью следует: изучать нужно в первую очередь не психику изобретателя, а объективные историко¬ технические материалы, и прежде всего уникальный, имею¬ щийся только в техническом творчестве, патентный фонд. Патентный фонд содержит описания миллионов изобре¬ тений. Каждое описание является документом, относящимся к эволюции техносферы. Изучение этих документов показы¬ вает, что жизнеспособными оказываются только такие изо¬ бретения, которые изменяют исходную систему в направле¬ нии, предписываемом законами развития технических систем. Знание законрмерностей дает возможность резко сузить зону поиска, заменить угадывание ,научным подходом. Практи¬ 1 1
чески единственной в настоящее время методологией поиска новых решений, основанной на этом подходе, дающей ста¬ бильные положительные результаты при решении самых раз¬ ных задач, доступной для массового изучения и использова¬ ния в производственных условиях и не влияющей вредно на психику человека, является теория решения изобрета¬ тельских задач. ТРИЗ принципиально отличается от метода проб и ошибок и его модификаций. Основной постулат ТРИЗ: технические системы развиваются по объективно существующим законам, эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного решения изобретательских задач. Теоретическим фундаментом ТРИЗ являются законы раз¬ вития технических систем, выявленные путем анализа боль¬ ших массивов патентной информации (десятки и сотни тысяч патентов и авторских свидетельств), изучения истории и логики развития многих технических систем. ТРИЗ строится как точная наука, имеющая свою область исследования, свои методы, свой язык, свои инструменты. Основными механизмами совершенствования и синтеза новых технических систем в ТРИЗ служат алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) и система стандартов на решение изобретательских задач. ТРИЗ располагает соб¬ ственным методом анализа и записи преобразований сис¬ тем — вепольным анализом. Особое значение в ТРИЗ имеет упорядоченный и постоянно пополняемый информационный фонд: указатели применения физических, химических и гео¬ метрических эффектов, банк типовых приемов устранения технических и физических противоречий. Значение законов развития технических систем позво¬ ляет не только решать имеющиеся задачи, но и прогнозиро¬ вать появление новых. ТРИЗ стремится к планомерному развитию технических систем: задачи, связанные с развитием, должны выяв¬ ляться и решаться до того, как обострившиеся противоречия станут сдерживать темпы развития систем. Таким образом, теория решения изобретательских задач постепенно пере¬ растает в теорию развития технических систем (ТРТС).
Теоретические основы 'ТРИЗ Изобретательские задачи. Уровни изобретений Основная функция инженера — решение технических за¬ дач:/ проектирование электропривода насосной установки, расчет теплового режима трансформатора и т. п. Предпо¬ лагается, что квалифицированный инженер знает, где взять сведения, необходимые для решения той или иной задачи, и как эти сведения использовать./Решение технических задач способствует количественному изменению техники. Для ка¬ чественного изменения техники необходимо решение изобре¬ тательских задач, то есть таких задач, средства решения которых' еще не зафиксированы в технической литературе, не воплощены в известных квалифицированному инженеру правилах, приемах, рекомендациях и т. д. Задача 1. При испытании новой конструкции парашюта применяют небольшой макет, устанавливая его в прозрачной трубе, по которой идет поток воды. Главное при таких испыта¬ ниях — киносъемка движения вихрей воды за всеми частями модели (купол, стропы). Как сделать эти вихри видимыми? Попробовали покрывать макет растворимой краской, но кра¬ ска быстро смывается, и приходится часто прерывать испы¬ тания. Как быть? Данная техническая задача не поддается, решению обыч¬ ными способами, необходимо изобретение. Отметим две важ¬ ные особенности: 1. Неопределенность исходной формулировки, позво¬ ляющая перейти к решению следующих задач: нужна более эффективная краска для покрытия макета; нужен новый способ покрытия макета имеющейся крас¬ кой; надо отказаться от применения краски и перестроить ки¬ носъемочную аппаратуру так, чтобы она фиксировала дви¬ жение неокрашенной воды; необходимо предложить неоптический способ исследова¬ ния. Исходную неопределенную формулировку проблемы при¬ нято называть изобретательской ситуацией. Изобретатель¬ ская ситуация — это описание технической системы с ука¬ 13
занием на тот или иной недостаток: нет такого-то нужного свойства или, наоборот имеется такое-то ненужное (вредное) свойство. Многие трудности, возникающие при решении изо¬ бретательских задач, обусловлены попытками сразу осилить ситуацию — без обоснованного перехода от «вороха» задач к одной конкретной. 2. Возникновение противоречий при использовании обыч¬ ных средств решения. Технические системы представляют собой целостные «организмы». Пэтому важнейшая особен¬ ность всякой изобретательской задачи состоит в том, что попытки улучшения одной части (функции, свойства) сис¬ темы путем использования известных технике средств обычно приводят к недопустимому ухудшению других частей (функ¬ ций, свойств) системы — возникает противоречие. Пример. Вскоре пасле изобретения электроэрозионной обработки ме¬ таллов началось производство электроэрозионных х станков. Выяснилось, однако, что эти станки имеют существенный недостаток: электрический раз¬ ряд воздействует и на изделие, и на инструмент. Повышалась трудоемкость обработки, приходилось часто менять изношенный инструмент. Возникла изобретательная ситуация. Эту ситуацию вначале пытались свести к задаче быстрого восстановления изношенных инструментов (их выполняли из мяг¬ кой меди или латуни). Между тем росли требования к качеству обработки, а эрозия инструмента, даже на начальном этапе, мешала получить требуе¬ мую точность. Была поставлена другая задача - не допустить износа ин¬ струмента. Инженеры предложили пойти обычным путем: ввести в схему электроискрового контура станка дополнительное сопротивление и тем са¬ мым растянуть время разряда импульса тока. Это позволило уменьшить из¬ нос инструмента, но катастрофически упала производительность обработки. Выигрыш в одном привел к проигрышу в другом. В зависимости от степени сложности изобретательских за¬ дач можно выделить 5 уровней изобретений: Первый уровень — мальчайшие изобретения, не связан¬ ные с устранением противоречий. Задача и средства ее реше¬ ния лежат в пределах одной профессии, поэтому она под силу каждому специалисту. Число вариантов, которое необходи¬ мо рассмотреть для решения, невелико — обычно не более десяти. Пример. Ковш одноковшового экскаватора со сплошной полукруглой режущей кромкой. Для обеспечения быстрой и удобной замены последняя выполнена из отдельных съемных секций, прикрепленных к передней стенке ковша. Большую деталь трудно менять, поэтому предложен набор небольших деталей, каждую из которых легко заменить. Второй уровень — мелкие изобретения, полученные в результате устранения противоречия способами, известны¬ ми в данной отрасли (например, машиностроительная зада¬ ча решается способами, уже известными в машиностроении, но применительно к другим техническим системам). При этом 14
меняется (частично) только один элемент системы. Для по¬ лучения изобретения второго уровня обычно приходится рас¬ смотреть несколько десятков вариантов решения. Пример. Способ очистки газовой среды отсека корабля от вредных при¬ месей путем введения вытесняющего агента. С целью повышения эффектив¬ ности очистки, сокращения ее продолжительности и уменьшения расхода сжатого воздуха в качестве вытесняющего агента применяют пену. Для очистки газовой среды отсека корабля приходилось многократно прокачивать воздух. И чем выше были требования к очистке, тем больше вре¬ мени тратилось на ее проведение., Противоречие устранено введением вытес¬ няющего вещества. Третий уровень — средние изобретения. Противоречие преодолевается способами, известными в пределах одной науки («механическая» задача решается «механически», «химическая»—«химически» и т. д.). Полностью меняется один из элементов системы. Количество возможных вариан¬ тов измеряется сотнями. Пример. Контроль внутренней полости чашеобразного изделия с помо¬ щью шаблонов. Чем больше сечений надо проверить, тем выше трудоем¬ кость контроля. Было предложено использовать «жидкий» шаблон: в изде¬ лие заливают немного воды, фотографируют сечение, добавляют воду, снова фотографируют и т. д. Такое применение жидкости не типично для измерений в машинострое¬ нии. Четвертый уровень — крупные изобретения. Синтези¬ руется новая техническая система. Поскольку она не содер¬ жит противоречий, иногда создается впечатление, что изо¬ бретение сделано без их преодоления. На самом же деле противоречия были, но они относились к прототипу — старой технической системе. В задачах четвертого уровня противо¬ речия устраняются средствами, подчас далеко выходящими за пределы науки, к которой относится задача (например, «механическая» задача решается «химически»). Число ва¬ риантов — тысячи и даже десятки тысяч. Пример. В процессе изготовления листового стекла раскаленная стек¬ лянная лента поступает на роликовый транспортер. Чем меньше диаметр роликов, тем ровнее поверхность стекла. Однако с уменьшением диаметра роликов резко усложняется изготовление и эксплуатация конвейера. Прихо¬ дится мириться с тем, что поверхность стекла получается волнистой, а потом полировать стеклянные листы. Было предложено вместо конвейера исполь¬ зовать ванну с расплавленным оловом. Изготовление такого «конвейера» несложно, транспортировка по нему сопровождается полированием поверх¬ ности изделия. Идея жидкого транспортера нашла в дальнейшем примене¬ ние при решении ряда других задач. Пятый уровень—крупнейшие изобретения. Синтезиру¬ ется принципиально новая техническая система. Противо¬ речий нет, поскольку еще нет и самой системы; противоречия 15
могут появиться лишь в процессе синтеза системы. Число рассмотренных вариантов практически неограниченно: для создания изобретения пятого уровня нужно предварительно сделать новое открытие. Обычно изобретение пятого уровня, несмотря на ценность идеи, само по себе нереализуемо. Для широкого применения необходимо подкрепить это изобрете¬ ние решением ряда задач низших уровней. В результате создается новая отрасль техники. Примерами могут служить изобретение радио и создание радиотехники, изобретение фотографирования и создание фототехники и т.^ д. Следует отметить, что приведенные выше характеристики изобретений носят статистический характер, поэтому опре¬ деление уровня производится экспертным путем. При этом нередки случаи, когда изобретения характеризуются призна¬ ками, соответствующими двум соседним уровням. Для них могут быть введены дробные оценки. Например, к уровню 3,5 может быть отнесено изобретение, ряд характеристик которого соответствует третьему уровню, а другие — чет¬ вертому. Конечно, приступая к решению задачи, изобретатель заранее не знает, сколько вариантов ему придется перебрать, так как одна и та же задача в зависимости от наложенных ограничений может быть решена на разных уровнях. Напри¬ мер, нужно устранить вибрацию электрического генератора. Одно из решений — установка упругих опор (подложили «подушку»). Если этому ничего не мешает, получили решение первого уровня (применение известного метода устранения вибраций). Система изменилась очень мало. Если же уста¬ новка упругих опор не дает нужного результата либо по каким-то причинам недопустима, возможно решение на вто¬ ром уровне — создание гидравлической демпферной системы, вероятно, с регулируемой жесткостью, с обратными связями. Решение третьего уровня изменяет исходную систему еще значительнее — например, предлагается использовать ви¬ братор, создающий колебания той же частоты и амплитуды, но в противоположной фазе. При наложении колебания взаимно уничтожаются. Решение четвертого уровня приво¬ дит к радикальным изменениям. Например, вместо опор используется магнитная подвеска; создается электрический генератор без вращающихся частей (виновников вибрации), то есть электрохимический или магнитогидродинамический. Для решения задачи на пятом уровне нужно сделать соответ¬ ствующее открытие, например найти новый способ полу¬ чения электроэнергии... Может создаться впечатление, что изобретения первого уровня делаются очень легко — разве трудно перебрать де¬ 16
сяток-два вариантов? Тем не менее для многих инженеров даже это сложно. Они останавливаются на первом, в крайнем случае, втором—третьем варианте, и начинают его разра¬ батывать, не получив удовлетворительного решения. Такое явление — результат низкого уровня инженерного образо¬ вания, его направленности на воспитание исполнителя, а не творца. Для успешного развития техники необходимы разные изобретения, однако серьезно продвигают ее вперед лишь изобретения третьего и /выше уровней. Соотношение коли¬ чества изобретений разного уровня может характеризовать состояние конкретной отрасли и всей промышленности в це¬ лом. Так, анализ процентного соотношения количества изо¬ бретений разного уровня в СССР за 1965 и 1969 годы по 14 классам изобретений показал, что решения первого уровня составляли 32%, второго — 45, третьего — 19, четвертого — менее 4, пятого — менее 0,3%, то есть свыше трех четвертей всех зарегистрированных в нашей стране изобретений ре¬ шали мелкие или мельчайшие задачи [3]. И это далеко не блестящее положение в дальнейшем еще ухудшилось. В 1982 году аналогичный анализ по трем классам изобретений дал соответственно 39, 55 и 6% (крупные и крупнейшие изобре¬ тения вообще отсутствовали) [7]. Измельчение изобрете¬ ний — характерный симптом застоя в промышленности. Очевидно, что нельзя с одним и тем же оружием охотиться на слона, мышь, бактерию. Точно так же для решения задач на разном уровне необходимы разные инструменты и подхо¬ ды. Если для получения решений первого уровня вполне достаточно здравого смысла и имеющейся у каждого инфор¬ мации, то для решений более высоких уровней требуются специальные инструменты, созданные в рамках ТРИЗ. Технические системы. Основные определения Одной из характерных особенностей науки на современ¬ ном этапе является широкое использование системного под¬ хода, который ориентирует исследователя на раскрытие це¬ лостности объекта, выявление разнообразных связей, как внутренних, так и внешних, сведение в единую картину всех знаний об исследуемом объекте. Системный подход к разви¬ тию техники - один их основных принципов ТРИЗ в прило¬ жении к изобретательству - означает умение видеть, вос¬ принимать, представлять как единое целое систему во всей ее сложности, со всеми связями, изменениями, сочетая раз¬ 17
ные, но взаимодополняющие друг друга подходы: компонен¬ тный, изучающий состав системы (наличие в ней подсистем, ее надсистемы); структурный (взаимное расположение под¬ систем в пространстве и во времени, связи между ними); функциональный (функциональные системы, взаимодействие ее подсистем); генетический (становление системы, последо¬ вательность ее развития, замена одной системы другой). Модель изобретательского системного видения можно представить как многоэкранную схему мышления - серию экранов, на которых можно наблюдать как саму систему, так и ее над- и подсистемы, а также их историю и будущее (тенденции развития). Природным даром системного мыш¬ ления обладают немногие (особоодаренные) люди. Однако, как показал опыт обучения ТРИЗ, при соответствующей тренировке овладеть им может каждый. Собственно говоря, большинство инструментов ТРИЗ, о которых пойдет речь дальше, представляют собой элементы этой схемы, ее «раз¬ вертки». Дадим несколько определений, необходимых для дальней¬ шего изложения материала. Системой будем называть некоторое множество взаимо¬ связанных элементов, обладающее свойствами, не сводящи¬ мися к свойствам отдельных элементов. Так, система «само¬ лет» обладает свойством летать, которым ни один из ее эле¬ ментов в отдельности не обладает. Понятие «система» может быть и условным, в зависи¬ мости от того, интересует нас данное системное свойство или нет. Например, осколки потерпевшего аварию самолета не являются системой для случайного прохожего, но явля¬ ются системой для комиссии, расследующей причины авиа¬ катастрофы. Системное свойство может быть полезным для человека (то свойство, ради которого система создана) и вредным, побочным, получившимся в результате создания системы наряду с полезным свойством. Очень часто появление вред¬ ного системного свойства оказывается неожиданным. Так, при параллельной работе нескольких электрических машин могут возникнуть вредные резонансные явления. Неожиданное системное свойство может быть и полезным. Как правило, изобретение высокого уровня, в результате которого синтезирована новая система, кроме решения исход¬ ной задачи дает дополнительный положительный эффект. Пример. Обследование сердца производится с помощью катетеров - тонких полиэтиленовых тр\бочек, которые вводятся через артерию в сердеч¬ ную мышцу и подают в нее необходимое для рентгеноскопии контрастное вещество. Но было замечено, что иногда после этой процедуры самочув¬ 18
ствие больного улучшалось. Выяснилось, что катетер, проходя по сосуду, расширяет его и восстанавливает нарушенный кровоток. Тогда было пред¬ ложено снабдить катетер надувным баллончиком, который можно раздуть, и тем самым расширить суженный участок сердца. В результате повышается его проходимость, и человек нередко избавляется от тяжелой операции на сердце. Неожиданное положительное системное свойство полу¬ чило название «сверхэффект». Новое системное свойство часто может быть получено без введения специальных элементов, только за счет того, что при объединении в систему исходные элементы «повернуты» нужным свойством «наружу», которое при этом многократно усиливается, а ненужные, вредные свойства при этом уни¬ чтожаются, компенсируются. Пример. При перевозке стекла поверхность листов смазывают тонким слоем масла. В результате они слипаются в единый монолитный блок, обла¬ дающий гораздо более высокой прочностью, чем обычное стекло. Бой стекла при этом резко уменьшается. Элементы, составляющие систему, называются подсис¬ темами. Они, в свою очередь, являются системами для своих подсистем и т. д. Каждая система входит в некоторую над- систему. Электрическая машина состоит из подсистем: ста¬ тора, ротора и т. д. Статор имеет свои подсистемы: обмотку, сердечник, выводы... Электрическая машина входит в над- систему «привод», который, в свою очередь, входит в над- систему еще более высокого ранга, например «станок» или «технологическая линия». Если состав подсистем для конкретной системы доста¬ точно определен, то надсистемы у нее могут быть разные, в зависимости от точки зрения. Та же электрическая машина может являться частью надсистемы «машины переменного тока» или «продукция данного завода» и т. д. Таким образом, система, ее подсистемы и надсистемы образуют иерархию - расположение частей в порядке от низшего к высшему. Возможны и другие структуры, напри¬ мер ретикулярная (сетчатая), в которой все подсистемы связаны друг с другом сложными обратными связями, влияют друг на друга, и невозможно выделить однозначно какую-то иерархию. Техническая система может состоять из элементов, каким- либо образом размещенных и связанных между собой в пространстве (устройств или веществ), либо из элементов, связанных между собой во времени (технологии, операций, процессов, способов). Например, технология изготовления статора электрической машины входит в надсистему «тех¬ нология изготовления всей машины» включает ряд подсис¬ тем: «штамповка железа», «изготовление обмотки», «сборка», 2 19
«прессовка» и т. д. Целью существования систем развернутых в пространстве, является произведение какого-то действия, процесса. Соответственно система, развернутая во времени, создается для производства или обработки веществ, ус¬ тройств. Таким образом, оба вида систем неразрывно свя¬ заны, дополняют друг друга. Между теми и другими суще¬ ствует множество аналогий в развитии, поэтому в дальней¬ шем они будут рассматриваться параллельно. Любая техническая система создается для выполнения некоторого комплекса полезных функций, достижения опре¬ деленных целей. Среди них можно выделить основные, для выполнения которых, собственно, и создается система; вто¬ ростепенные, отражающие побочные цели создателей сис¬ темы; вспомогательные, обеспечивающие выполнение основ¬ ных. Например, основная функция пылесоса - сбор пыли, второстепенные — использование при окраске помещений, в качестве табуретки (некоторые модели) и т. д. Вспомога¬ тельные функции — подача электроэнергии, сигнализация уровня запыленности, очищение пылесборника. Основные, второстепенные и вспомогательные функции неразрывно связаны между собой, образуя разветвленную иерархию, некоторое «дерево» функций объекта. Любую систему можно рассматривать как некий пере¬ даточный механизм, реализующий определенную связь между ее входом и выходом. Связь эта осуществляется с помощью функциональных звеньев — преобразователей, превращающих действие на входе в действие на выходе (либо состояние на входе в состояние на выходе для систем, развернутых во времени). Звенья, в свою очередь, состоят из функциональных элементов. Так, система «телевизор» превращает электромагнитную энергию радиоволн в видимое человеком изображение. При этом антенна превращает ра¬ диоволны в переменный электрический ток, который усили¬ вается в усилителе, электронная пушка преобразует его в поток электронов, которые на люминесцентном экране пре¬ вращаются в видимое изображение. Кроме основных функциональных элементов в системе всегда присутствуют и вспомогательные элементы. К ним относятся так называемые системообразующие, которые обе¬ спечивают существование системы как целого (корпуса, креп¬ ления, всякого рода шасси, печатные платы, основания и т. д.), а также подсистемы, обеспечивающие нормальную ра¬ боту системы: защитные, сервисные и некоторые другие. Понятие «экологическая ниша системы» означает место, занимаемое данной системой в техносфере, сумму выполняе- 20
мых функций и комплекс условий, необходимых для ее соз¬ дания, существования и развития. Техническая система называется полной, если она имеет все необходимое для выполнения своих функций без участия человека. Подавляющее большинство известных техни¬ ческих систем неполно. За реализацию полезных функций технической системы необходимо расплачиваться. Факторы расплаты включают различные затраты на соз¬ дание, эксплуатацию и утилизацию системы, все, чем общест¬ во должно расплатиться за получение данной функции, в том. числе и все создаваемые системой вредные функции. Напри¬ мер, в число факторов расплаты за перемещение людей и грузов автомобилями входят не только стоимость материа¬ лов и затраты труда на изготовление и эксплуатацию, но и вредное влияние автомобиля на окружающую среду как не¬ посредственно, так и в процессе его производства (например, металлургические процессы); затраты на строительство гара¬ же^; место, занятое гаражами, заводами и ремонтными'пред¬ приятиями; гибель людей при авариях, связанные с ними пси¬ хологические потрясения и т. д. 1 Как уже было отмечено, технические системы развиваю¬ тся. Развитие - это «процесс перехода из одного состояния в другое, более совершенное, переход от старого качествен¬ ного состояния к новому качественному состоянию, от про¬ стого к сложному, от низшего к высшему» (Ожегов С. И. Словарь русского языка. М.: Русский язык 1987). В ТРИЗ развитие технической системы понимается как процесс увели¬ чения степени идеальности (И), которая определяется как отношение суммы выполняемых системой полезных функций (Фп) к сумме факторов расплаты (Фр): Конечно, данная формула отражает тенденции развития лишь качественным образом, так как очень сложно оценить в одних количественных единицах разные функции и фак¬ торы. «Развивающаяся техническая система»- достаточно сложная система, например завод или современный корабль, претерпевающий за время своего существования ряд последо¬ вательных модернизаций, либо ряд относительно простых систем, сменяющих друг друга в одной экологической нише и связанных общностью главной функции, отличающихся друг от друга направленным изменением каких-либо пара¬ 21
метров. Развивающейся технической системой является, на¬ пример, множество разных авиадвигателей, последовательно сменяющих друг друга по мере развития самолета с увели¬ чением абсолютной или удельной мощности. Технические системы развиваются в соответствии с зако¬ нами развития технических систем. Закон - это «необходи¬ мое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе» (Советский энци¬ клопедический словарь. 24.: Советская энциклопедия, 1989). Развитие систем описывается тремя группами законов: всеобщие или универсальные законы, справедливые для любой развивающейся системы независимо от ее природы,- законы диалектики; законы, общие для достаточно многочисленных групп сис¬ тем, например для всех развивающихся технических систем; частные законы, характерные только для определенного вида систем, например измерительных или транспортных. Между общими и частными законами существует ди¬ алектическая связь: общие законы действуют через частные, а частные представляют собой конкретные проявления более общих. Теория решения изобретательских задач изучает и прак¬ тически использует законы второй и третьей групп. Рассмо¬ трим ряд требований, которые позволяют из бесчисленного множества разных отношений выявить действительно «су¬ щественные, устойчивые, повторяющиеся»: 1. Законы развития технических систем должны отражать действительное развитие техники и, следовательно, вы¬ являться и подтверждаться на базе достаточно большого объема патентной и технической информации, глубокого ис¬ следования истории развития различных технических систем. 2. Закон развития (отношение, существенное для раз¬ вития) должен быть выявлен и подтвержден на базе фонда изобретений достаточно высокого уровня (не ниже третьего), так как изобретения низших уровней практически не меняют' (или мало меняют) исходную систему и фактически не раз¬ вивают ее. 3. Законы развития технических систем не должны про¬ тиворечить законам диалектики, которые являются для пер¬ вых надсистемой. Возможны внутренние противоречия между выявленными в соответствии с предыдущими требованиями законами (закономерностями). Они могут указывать на на¬ личие еще каких-то, пока неясных закономерностей, регу¬ лирующих отношение выявленных законов. 4. Законы развития технических систем, составляющие теоретическое обоснование ТРИЗ, должны быть и инстру- 22
ментальны, то есть помогать находить новые конкретные инструменты решения задач, прогнозирования развития и т. п. и обеспечивать получение на их основе конкретных вы¬ водов и рекомендаций. 5. Каждый выявленный закон должен допускать воз¬ можность его проверки на практике по материалам патен¬ тного фонда и при решении практических задач и проблем. 6. Выявленные законы и закономерности должны иметь «открытый» вид, то есть допускать дальнейшее совершен¬ ствование по мере развития техники и накопления новых патентных материалов. Итак, шесть требований: отражение реальности, суще¬ ственность (опора на изобретения высокого уровня), сис темность, инструментальность, возможность проверки и открытость. Первые законы развития технических систем были вы¬ явлены К. Марксом (хотя он и не ставил перед собой та¬ кой задачи). Изучая влияние техники на развитие экономики и общества, он сделал ряд фундаментальных обобщений. «Простые орудия, накопление орудий, сложные орудия; приведение в действие сложного орудия одним двигате¬ лем - руками человека, приведение этих инструментов в действие силами природы; машина; система машин, имею¬ щая один двигатель,- вот ход развития машин» (К. Маркс. Нищета философии. Маркс К., Энгельс Ф. Соч., 2-е изд., т. 4, с. 156). Истории и закономерностям развития орудий и машин отведено значительное место в работах Ф. Энгельса. Это образцы диалектического анализа развития, выявления скры¬ тых противоречий и их разрешения в результате эффек¬ тивных изобретательских решений, в том числе в области различных систем оружия и организации армии. В наше время исследованию закономерностей развития техники уделяется большое внимание. Попытки их выявле¬ ния предприняты в работах Ю. С. Мелещенко, В. И. Бело¬ зерцева, А. И. Половинкина [11]. Однако приведенные там закономерности выявлены, как правило, не на базе анализа массивов патентной информации, а из общих соображений. Отсюда их неинструментальность, порой и несоответствие фактам. Выявление закономерностей развития техники на базе статистического анализа патентного фонда было начато в рамках работы над ТРИЗ [2]. Первым результатом была общая схема развития технических систем, включающая различные уровни развития в зависимости от структуры - от досистемного этапа до создания системы саморазвиваю- 23
щихся систем, то есть этапа, которого в настоящее время не достигла ни одна из известных технических систем [3]. В схеме были указаны основные проблемы, трудности, кон¬ фликты на разных уровнях и этапах развития, типичные ошибки, допускаемые изобретателем при решении задач, а также правильные, закономерные пути дальнейшего раз¬ вития. Первая система законов развития технических систем, удовлетворяющих приведенным выше требованиям, была разработана в начале 70-х годов нашего века и включала три группы, условно названные «статика»,, «кинематика» и «динамика» [5]. Работа по выявлению, изучению и уточнению законов развития технических систем, отработке техники их при¬ менения продолжается. Этапы развития технических систем В прошлом' веке были установлены некоторые общие закономерности развития различных биологических систем: рост численности колоний бактерий, популяций насекомых, массы развивающегося плода и т. п. в зависимости от време¬ ни. Кривые, отражающие этот рост, были похожи в первую очередь тем, что на каждой из них можно было довольно четко выделить три последовательных этапа: медленное нарастание, быстрый лавинообразный рост и стабилизация (иногда убывание) численности (или другой характеристи¬ ки). В 20-х годах нашего столетия было показано, что анало¬ гичные этапы проходят в своем развитии и различные тех¬ нические системы.{Кривые, построенные в системе координат, где по вертикали откладывали численные значения одной из главных эксплуатационных характеристик системы (на¬ пример, скорость самолета, мощность электрогенератора и т. п.), а по горизонтали - «возраст» технической системы или затраты на ее развитие, получили название 5-образных (по внешнему виду кривой,,рис. 2, а). В многочисленных публикациях в СССР и за рубежом были приведены 5-кри¬ вые развития для кораблей, тракторов, авиации, бумагоде¬ лательных машин и т. д. [11, 20]. Неоднократно предпри¬ нимались попытки математического описания и анализа этих кривых (так называемые кривые Гомпеиа, Перла, логистиче¬ ские и т. п.). Однако следует помнить, что такие кривые - определенная идеализация; реальные технические системы, параметры которых использовались при их построении, со¬ здавались разными конструкторами, в разных условиях экс¬ плуатировались, поэтому данные о них зачастую неточны. 24
5-кривые являются скорее удобной иллюстрацией качествен¬ ного развития технических систем, и их анализ именно в этом плане дает наиболее интересные рез\.1ьтаты. Рассмотрим подробнее этапы развития технической сис¬ темы. «Рождение» и «детство» технической системы. Новая тех¬ ническая система появляется на определенном уровне разви¬ тия науки и техники, когда выполнены два главных условия: есть потребность в системе и имеются возможности ее реали¬ зации. Условия эти выполняются, как правило, неодновремен¬ но, и обычно одно стимулирует появление другого. Например, осознанная обществом потребность направляет усилия уче- Рис. 2. Кривые развития технических систем: й — классическая 5-образная кривая для исходной системы; а'— реальная кривая развития, учи¬ тывающая ухудшение системы в период застоя; б — 5-образная кривая для системы, сменяющей исходную, в— кривая изменения факторов расплаты; г— кривая изменения уровня изобрете¬ ний, д — кривая изменения количества изобретений, е — кривая изменения' экономического эффекта 25
ных и инженеров на ее реализацию, либо уже созданная система открывает новые возможности использования. Обстоятельства рождения новой технической системы определяются уровнем ее новизны. Наибольшей новизной обладает пионерная система, не имеющая аналогов, созданию которой нередко предшествуют многолетние мечты и чаяния человечества, отраженные в сказках (самолет, телевизор, радио и т. д.), неоднократные неудачные попытки, связанные с тем, что развитие науки и техники еще не достигло требуемого для ее создания уровня. Принципиально новые системы создаются также для вы¬ полнения функций, ранее выполнявшихся человеком (на¬ пример, механический суппорт, заменивший руки человека, державшего резец), и для замены уже существующей сис¬ темы (например, полупроводниковый транзистор, пришед¬ ший на смену ламповому триоду). Еще один вид новизны - принципиально новое примене¬ ние существующих систем, часто дающих начало новой систе¬ ме. Например, с прошлого века существовали электролиз¬ ные установки для разложения воды. В тридцатых годах было обнаружено, что в них происходит повышение кон¬ центрации тяжелой воды (на основе дейтерия). В результате были созданы специальные электролизные установки для получения тяжелой воды, необходимой атомной промыш¬ ленности. Новая система обычно весьма примитивна, обладает мас¬ сой недостатков, поэтому тут же начинается работа по ее совершенствованию; поиск наилучшей конструктивной реа¬ лизации. Какое количество крыльев должно быть у самолета? Одна пара, две или девять (была и такая конструкция - девятиплан)? Толкающий или тянущий винт? Сколько дви¬ гателей и каких, где их размещать? Из какого материала строить? Происходит и выявление функциональных возмож¬ ностей новой системы, не предполагаемых ранее. Новые свойства, возможности проявляются во взаимодействии с надсистемами, окружающей средой и т. п. «Живая» машина оказывается намного «богаче» проекта, творчество потре¬ бителя добавляется к творчеству создателя системы. Так, самолет возник как реализация мечты человека о полете, но после создания первых летающих машин оказалось, что их можно использовать для наблюдения с воздуха, транс¬ портировки, боевых действий, а также в самых неожиданных случаях, например для лечения больных коклюшем, подни¬ мая их на большую высоту. Но все эти возможности осознаются обществом не сразу. 26
Поначалу тот же самолет воспринимался как игрушка, спор¬ тивная забава аристократов и чудаков. Скорость самолета в первый период почти не увеличивалась, развитие шло медленно (с 1903 по 1913 год почти на одном уровне). Эффективность системы на этом этапе чрезвычайно низ¬ ка, часто отрицательна (рис. 2, е): пользы от системы мало, а затраты большие. Одна из причин - противоречие между новым содержанием и старой формой, в которой оно, как правило, реализуется. Старая форма не позволяет сразу выявить новые возможности, преимущества. Например, малоэффективной казалась электросварка, пока ею пытались заменить обычную кузнечную сварку. На первом этапе главной движущей силой развития тех¬ нической системы является личный интерес ее создателей (энтузиазм, тщеславие, спортивный дух, надежда на обога¬ щение и т. п.). Противостоят им мощные силы торможения. Появление новой системы всегда встречает недоверие и активное сопротивление ее внедрению, которое усугубляется в тех случаях, когда новая система не пионерная, а идет на смену старой. В этом случае к обычной психологической инерции общества добавляется еще и сознательное сопро¬ тивление специалистов, разработавших старую систему. Важной составляющей сил торможения являются огромные технические трудности, отсутствие средств, высокий уровень расплаты, в том числе и гибель энтузиастов... Основная работа на первом этапе - снижение факторов расплаты: увеличивается надежность, безаварийность, удоб¬ ство эксплуатации (рис. 2, в). Когда полезность системы осознается обществом, а уровень расплаты снижается до приемлемого, начинается новый этап в ее развитии. \ Период интенсивного развития технической системы. Основным содержанием этого этапа является быстрое, ла¬ винообразное, напоминающее цепную реакцию, развитие. Так, в 1914 году конструкции самолетов стали более отра¬ ботанными, существенно снизилось количество аварий. На¬ чавшаяся мировая война повысила уровень допустимости факторов расплаты (риск аварии оказался сравнимым с риском гибели во время боевых действий). Одновременно резко поднялась потребность в самолете, появились новые функции, связанные с его военным применением. Все это вызвало настоящий самолетный бум: открываются много¬ численные авиационные конструкторские бюро, выделяются большие средства, идет обучение летчиков. В результате за 4 года (с 1914 по 1918 г.) самолет превратился в мощную, надежную, эффективную боевую машину. Его скорость уве¬ личилась почти вдвое. 27
Характерной чертой данного этапа развития становится активная экспансия новой системы - она вытесняет из эко¬ логических ниш другие, устаревшие, порождает множество модификаций и разновидностей, приспособленных для раз¬ ных условий и целей. Самолет на этом, этапе развития вы¬ теснил аэростаты и дирижабли, во многих случаях заменил дальнобойную артиллерию (а во время второй мировой вой¬ ны - и противотанковую), начал выполнять транспортные, разведывательные и многие другие функции. Возникла спе¬ циализация: истребители, бомбардировщики, разведчики, самолеты сухопутные и морские, на колесах и на лыжах, транспортные, связные и т. п. Главной движущей силой развития на втором этапе ста¬ новится общественная потребность, которая проявляется в виде определенного рода требований или претензий к систе¬ ме со стороны надсистемы, окружающей среды: претензии разрушающие, вызывающие необходимость защиты. К ним относятся воздействия внешней среды - коррозия, помехи в работе, воздействия других систем (на самолет, например,- зенитного огня, истребителей про¬ тивника); претензии вытесняющие со стороны конкурирующих сис¬ тем, непосредственно не разрушающих данную, но стремя¬ щихся вытеснить ее из экологической ниши. Например, борь¬ ба однотипных самолетов за принятие на вооружение, сопер¬ ничество транспортной авиации с железнодорожным и авто¬ мобильным транспортом; претензии стимулирующие со стороны систем, нуждаю¬ щихся в развитии данной для своего функционирования. Например, использование для истребителей пуленепроби¬ ваемого стекла стимулирует развитие стекольного произ¬ водства. Претензии первого вида действуют на систему непосред¬ ственно, а второго и третьего - опосредованно, через че¬ ловека, через экономику. Очень часто из-за взаимного вли¬ яния систем друг на друга возникает ускоренное развитие по тигГу положительной обратной связи - развитие снарядов способствует ускоренному совершенствованию брони, а это, в свою очередь, вызывает ускорение развития снарядов и т. д. Аналогичные положительные обратные связи возникают в развитии конструкции и технологии производства разного вида изделий - новые конструктивные решения требуют развития технологии, а улучшение технологии позволяет реализовать новые конструктивные решения. Такой про¬ цесс во многом схож с параллельным развитием (коэволю¬ цией) в биологических системах типа хищник - жертва; на¬ 28
пример, увеличение скорости бега зайца приводит к отбору на быстроногость среди волков, что, в свою очередь, ведет к отбору среди зайцев и т. д. Силы торможения, характерные для предыдущего этапа, ослабляются, и постепенно исчезают (хотя порой довольно медленно). Появляются новые тормозящие развитие фак¬ торы, в первую очередь нехватка обученных людей, нужного оборудования, ресурсов. Возникают и технические труд¬ ности: неразрешенность некоторых важных вопросов, от¬ сутствие теоретического обоснования и т. п. В этом случае развитие задерживается, но ненадолго - общество мобили¬ зует силы и средства для преодоления трудностей. На втором этапе техническая система становится эконо¬ мически выгодной, и эффект постоянно растет (рис. 2, е). Но к концу этапа, несмотря на все возрастающий вклад сил и средств в развитие системы, рост важнейших ее харак¬ теристик замедляется. Обычно это происходит из-за того, что резко, нелинейно начинает увеличиваться та или иная вредная функция, какой-то из факторов расплаты. Например, сопротивление воздуха для самолетов при скоростях от 100 до 300- 400 километров в час увеличивается примерно про¬ порционально приросту скорости. Но по мере приближения к звуковому барьеру это сопротивление начинает возрастать пропорционально уже 3- 5-й степени скорости самолета. И из-за этого даже значительное увеличение мощности мотора не приводит к существенному возрастанию скорости. В раз¬ витии системы наступает следующий этап. «Старость» и «смерть» технической системы. Основным содержанием этого этапа является стабилизация параме¬ тров системы. Небольшой прирост их еще наблюдается в начале этапа, но в дальнейшем практически сходит на нет, несмотря на то, что вложение сил и средств растет. Резко увеличивается сложность, наукоемкость системы, даже не¬ большие улучшения параметров требуют, как правило, очень серьезных исследований. Вместе с тем экономичность систе¬ мы остается еще высокой, потому что даже небольшое усо¬ вершенствование, помноженное на массовый выпуск, оказы¬ вается эффективным. Движущими силами развития на этом этапе остается потребность общества. Вместе с тем по ряду систем оно может быть вполне удовлетворено достигнутым уровнем и не нуждаться в улучшении. В этом случае затраты общества резко снижаются, так как они связаны именно с попытками совершенствования. А воспроизводство системы может быть достаточно дешевым, более того, затраты на него будут сни¬ жаться за счет повышения общего уровня технологии. К та¬ 29
ким системам относятся простые инструменты типа нож, лопата, молоток, сверло и т. д. С 80-х годов прошлого столе¬ тия не меняется конструкция револьвера. Необходимо отме¬ тить, что отказ общества от направленного совершенствова¬ ния подобных систем вовсе не означает полное прекращение их развития. Системы улучшаются как бы попутно с дру¬ гими, за счет появления новых материалов, технологических возможностей, нового оборудования и т. п. В конце концов старая, отжившая система «умирает», заменяется принци¬ пиально новой, более прогрессивной, обладающей новыми возможностями для дальнейшего развития (рис. 2, б). Во многих случаях новая система, способная сменить старую, возникает практически одновременно с ней. Напри¬ мер, первые казнозарядные орудия появились еще в XIV веке, практически одновременно с дульнозарядными, но заменили последние только в конце прошлого века, после появления бездымного пороха. Первый реактивный самолет взлетел еще в 1910 году, эра же реактивной авиации началась п'.осле второй мировой войны. С точки зрения интересов общества переход к новой системе целесообразен уже в начале третьего этапа, что позволяет избежать напрасных затрат. Но отми¬ рание старой системы - довольно длительный процесс. Дос¬ тигая этапа стабилизации, система обладает огромной инер¬ цией, ее совершенствованием занимаются сотни, тысячи лю¬ дей, которые вовсе не в восторге от перспективы серьезной переквалификации. «Агония» системы затягивается за счет паразитирования ее на других системах, хищнического уни¬ чтожения окружающей среды. Вице-президент американской фирмы «Дженерал моторе» писал, что если хотя бы неболь¬ шая часть средств, которые сегодня тратятся на совершен¬ ствование двигателя внутреннего сгорания, была направле¬ на на развитие аккумуляторов, то мы давно имели бы эконо¬ мичный электромобиль [29]. Типичным явлением на этом этапе является «гигантизм»- значительное увеличение раз¬ меров технических систем (огромные дирижабли перед вытес¬ нением их самолетом; паровозы последних серий; сверх¬ мощные линкоры, оказавшиеся беззащитными против авиа¬ носцев, и т. п.). Подобные попытки любыми путями «вытя¬ нуть» экономичность старой системы прекращаются, когда факторы расплаты становятся недопустимыми для общества, либо, что встречается чаще, когда наступает физический предел дальнейшему росту параметров, например нет кон¬ структивных материалов, способных выдержать нагрузки и т. п. На первом этапе развития технической системы по 5- кривой рост идеальности идет преимущественно за счет сни¬ 30
жения факторов расплаты, на втором - за счет опережаю¬ щего роста полезных функций. На третьем этапе рост по¬ лезных функций практически останавливается при ускоря¬ ющемся росте факторов расплаты, в результате чего идеаль¬ ность системы начинает падать. То есть ее развитие сме¬ няется регрессом. Следует отметить, что в действительности полного «выми¬ рания» системы, вытесняемой более прогрессивной, как пра¬ вило, не происходит. Чаще всего, перестав быть основным средством выполнения данной функции и упростившись, сис¬ тема остается в качестве вспомогательного средства, иногда игрушки, спортивного снаряда. Такую роль сегодня играют парусные суда. Иногда система остается и эффективно ра¬ ботает в некоторых обособленных, очень специализирован¬ ных экологических нишах. Так, «потомки» воздушных ша¬ ров - метеорологические зонды используются и сегодня, а немагнитная парусная шхуна «Заря» уже 3 десятилетия бороздит океаны, ведя важнейшие исследования, невозмож¬ ные на современном судне, на котором слишком много стали. Развитие технической системы неразрывно связано с изо¬ бретениями, при этом на разных этапах меняется их коли¬ чество и уровень (рис. 2, г, д). Так, рождение технической системы связано с небольшим количеством изобретений вы¬ сокого уровня, нередко возможных только после появления научных открытий. Затем количество изобретений растет, а их уровень падает (для реализации изобретения высокого уровня всегда требуется создание большого количества изо¬ бретений более низких уровней). Но в момент перехода ко второму этапу развития наблюдается некоторый пик в уровне изобретений (часто для перехода к массовому выпуску сис¬ темы требуются изобретения довольно высокого уровня), который в дальнейшем уже необратимо падает. По коли¬ честву же изобретений наблюдаются два пика: один (по¬ меньше)- в момент перехода ко второму этапу; другой (побольше) связан с попытками продлить жизнь одрях¬ левшей системы на третьем этапе. Каждая из подсистем, входящих в сложную систему, рассматриваемая по отдельности, в своем развитии также проходит все три этапа. Поэтому 5-кривые для сложных систем являются интегральными, состоящими из пучка от¬ дельных 5-кривых для каждой из подсистем. Развитие обычно лимитирует самая «слабая» ее подсистема, ресурсы которой исчерпываются первыми. Исчерпавшая свои ресурсы, «заг¬ нувшаяся» подсистема становится тормозом для своей сис¬ темы, и дальнейшее развитие возможно только после ее замены. 31
Пример. В развитии самолета было несколько таких «загибов». Пер¬ вый - в 20-х годах, когда были исчерпаны возможности развития аэро¬ динамической концепции самолета - стоечного или .подкосного биплана с неубирающимися шасси и открытой кабиной для летчика. Новая концепция, появившаяся в 30-х годах (моноплан с убирающимися шасси, закрытой кабиной и винтом регулируемого шага), позволила резко повысить скорость полета, но в 40-х годах достигла нового предела - резкого снижения эффек¬ тивности воздушного винта при скоростях около 700 км/ч, который был прео¬ долен переходом к реактивной тяге. Следующий предел - скорость звука - был связан с несовершенством конструкции крыла и преодолен в конце 40-х годов переходом к стреловидному крылу. Могут быть построены 5-кривые и для развития систем весьма высокого уровня, например системы транспорта. Эти кривые (рис. 3) суммируют кривые развития отдельных видов транспортных систем и называются огибающими (Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. М.: Про¬ гресс, 1974). Определение положения конкретной технической системы на кривой развития - дело непростое. Но с учетом приве¬ денных выше факторов, характеризующих систему (коли¬ чество изобретений, их уровень и т. п.), а также данных о коллективе ее создателей можно с достаточной степенью точности судить об этапе, на котором находится система. А это, в свою очередь, позволяет определить задачи, стоящие перед разработчиком на разных этапах. Рис. 3. Огибающая кривая скоростей транспортных средств; а - конная тяга, б — железная дорога; в — автомобиль; г — поршневой самолет; д—реак¬ тивный самолет; е — ракеты на химическом топливе; ж — ракеты на ядерном топливе; з — оги¬ бающая кривая развития скоростей 32
Так, на первом этапе разработчик должен выбрать основ¬ ное направление развития системы из ряда возможных; отра¬ ботать ее состав, выбрать для нее наиболее перспективные элементы; работать над снижением факторов расплаты, уско¬ рять переход ко второму этапу. На втором этапе необходимо определить границы воз¬ можного быстрого роста системы, выявление возможных противоречий и подсистем, которые раньше других могут исчерпать резервы своего развития. На третьем этапе нужно определить физические границы существованйя системы, выявить и заменить подсистемы, исчерпавшие возможности своего развития; искать альтерна¬ тивную систему, способную заменить существующую. Вытеснение человека из технической системы В процессе развития технической системы происходит поэтапное вытеснение из нее человека, то есть техника посте¬ пенно берет на себя ранее выполнявшиеся им функции, тем самым приближаясь к полной (выполняющей свои функции без участия человека) системе. Вытеснение человека из технической системы фактиче¬ ски означает последовательную передачу машинам физи¬ ческого, монотонного труда и переход человека к все более интеллектуальным видам деятельности, то есть отражает об¬ щее прогрессивное развитие общества. Возможны два пути вытеснения человека из технической системы. Первый - вытеснение человека как индивида, за¬ мена его деятельности устройствами, выполняющими те же операции. В подавляющем большинстве случаев это не¬ верный, тупиковый путь. Второй, более эффективный - отказ от «человеческого» принципа работы, технологии, рассчитан¬ ной на человеческие возможности и интеллект. Это стано¬ вится возможным только после выявления, упрощения и «деинтеллектуализации» выполняемых функций. Пример. Функция ориентирования деталей при штамповке, которую лег¬ ко выполняет необученный работник, сложна для робота. С другой стороны, машина может использовать «машинные» преимущества - высокую ско¬ рость и точность движения, развивать большие усилия, работать в средах, недоступных для человека. Поэтому вытеснение человека из технической системы очень часто связано с переходом к новым принципам действия, новым технологиям. В частности, перспективным в обеспечении гибкости производственных процессов является переход к использованию созданных в нашей стране роторно-конвейерных линий, новых методов обработки вместо не оправдавших в большинстве случаев надежд «умных» роботов и гибких автоматизированных производств (ГАП). 3 зак №91188 33
На рис. 4 приведена структура полной (т. е. не требующей участия человека) системы. Она включает три функциональ¬ ных уровня: исполнительский (1), управления (2) и при¬ нятия решений (3). Для выполнения своих функций на ка¬ ждом уровне имеются рабочие органы (инструменты), пре¬ образователи и источники (энергии или информации). Подавляющее большинство существенных систем не¬ полно. Недостающие части замещает человек, но по мере развития системы все большее количество функций пере¬ дается машине, полнота ее увеличивается. Развитие техники начиналось с досистемного уровня, когда человек не имел никаких инструментов кроме собстен- ных рук, зубов, ногтей и т. п., и в дальнейшем шло путем последовательного вытеснения человека сначала внутри одного уровня, а затем на более высоких и сопровождалось следующими событиями. При вытеснении с исполнительского уровня: появление простых инструментов типа дубина, каменный нож (1.1); про¬ стых механизмов - преобразователей энергии типа рычаг, лук, блок (1.2); использование вместо мускульной силы различных источников энергии - ветра, воды, паровых ма¬ шин (1.3); с уровня управленйя: появление устройств управ¬ ления механизмами - руль корабля, переход от балансирных планеров, в которых управление осуществлялось переме¬ щением тела человека, к использованию воздушных ру¬ лей - элеронов (2.1); появление механизмов- преобра- Рис. 4 Последовательность вытеснения человека из технической системы 34 ПОЛНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Инструменты 3.1. информационные (датчики) Преобразователи !. информации Источники ). решений Инструменты управления Преобразователи 2. команд Источники команд Инструменты рабочие Преобразователи I энергии Источники энергии Техники нет
зователей команд в системах управления - сервомоторы, бустерные устройства (2.2); появление источников команд - копирные устройства токарных и фрезерных автоматов, про¬ стейшие автопилоты без обратных связей и логических схем (2.3); с уровня принятия решений: появление датчиков, за¬ меняющих органы чувств человека, позволяющих повысить точность получаемой информации и также получать инфор¬ мацию, недоступную органам чувств человека (3.1); появле¬ ние преобразователей информации - от простейших бинок¬ лей до электронных систем (3.2); появление систем оценки ин¬ формации и принятия решений - автоматических систем управления (3.3). Вытеснение человека быстрее и легче всего происходит на первом уровне и с большим трудом идет на третьем, потому что человек является гораздо более эффективной «информа¬ ционной машиной», нежели «энергетической». Понимание закономерностей последовательного вытес¬ нения человека из технической системы позволяет вести работу по ее совершенствованию целенаправленно, избегая типичных ошибок, связанных с забеганием вперед, то есть попытками вытеснения человека с более далеких этапов, не обеспечив вытеснение с предыдущих, например автоматиза¬ ция управления системы (3,3), в которой основным источни¬ ком энергии все еще остается человек (1.3). Неравномерное развитие частей технической системы. Противоречия В развитии технических систем в соответствии с закона¬ ми диалектики происходит чередование этапов количествен¬ ного роста и качественных скачков. В процессе количествен¬ ного роста в результате неравномерного развития харак¬ теристик технической системы появляются противоречия. Противоречие - проявление несоответствия между разными требованиями, предъявляемыми человеком к сис¬ теме, и ограничениями, налагаемыми на нее законами при¬ роды, социальными, юридическими и экономическими зако¬ нами, уровнем развития науки и техники, конкретными усло¬ виями применения и т. п. Например, увеличение крейсерской скорости самолета требует уменьшения площади крыла, а сохранение хороших взлетно-посадочных характеристик - ее увеличения. На начальных этапах развития, когда требо¬ вания относительно невысоки, а система обладает большими ресурсами, такие противоречия решаются путем компро¬ мисса - отыскиваются варианты конструкции, обеспе¬ чивающие приемлемые значения обеих конкурирующих з* 35
характеристик. Но количественный рост продолжается, происходит накопление и обострение противоречий. Эти противоречия разрешаются (снимаются) в результате ка¬ чественных скачков - создания принципиально новых технических решений. В ТРИЗ рассматривается несколько видов противоречий. Ситуация, когда попытки улучшить одну характеристику (часть) системы приводят к ухудшению другой ее харак¬ теристики (части) называется техническим противоречием (ТП). Обратимся, например, к задаче 1 (испытание макета парашюта). Мы уже знаем, что это фактически не задача, а ситуация, содержащая множество разных задач. Выберем одну из них - самую простую. Пусть с^ема съемки остается неизменной. Тогда необходимо решить задачу: как обес¬ печить длительное «истечение» красящего вещества с макета, обтекаемого водой? Теперь отчетливо видно ТП: для увели¬ чения длительности съемки нужно резко увеличить количе¬ ство краски, нанесенной на парашют, но это неизбежно при¬ ведет к искажению размеров и формы макета. Сделаем сле¬ дующий шаг. Нет необходимости рассматривать всю систему. Поскольку съемочную часть решено было не изменять, то, следовательно, ее можно мысленно вынести «за скобки». Парашют состоит из нескольких частей, которые должны быть покрыты краской; если мы решим задачу применительно к одной части, то, скорее всего, это решение можно будет применить и к другим таким же частям. Зачем, например, рассматривать все стропы? Достаточно рассмотреть один строп или даже участок стропа. Нет необходимости рассма¬ тривать и весь водный поток. Можно ограничиться той его частью, которая непосредственно обтекает выделенный учас¬ ток. Эта картина - строп (участок строца) и околостропная вода - представляет собой модель задачи, ее минимальную схему. Переход от задачи к ее модели позволяет перейти к физическому противоречию (ФП): краски на стропе должно быть бесконечно много и совсем не должно быть. Физическим противоречием называется ситуация, когда к объекту или его части условиями задачи предъявляются противоположные (несовместимые) требования. Оно стро¬ ится по схеме: объект (часть объекта) должен обладать свой¬ ством С и вместе с тем иметь противоположное свойство анти- С. В ряде случаев ФП можно записать в виде количествен¬ ного неравенства для определенного свойства, параметра технической системы: а<т<в, 36
где т - выбранный параметр; а и в - соответственно мини¬ мально и максимально допустимые его значения по требо¬ ваниям, приведенным в условии задачи. Так, для приведенного примера с площадью крыла са¬ молета т- площадь крыла; а- минимально допустимое значение площади по условиям посадки; в- максимально допустимое значение площади по требованиям скорости по¬ лета. Если а<в, задача позволяет компромиссное решение и не является изобретательской. Если жеа>б, то возможно толь¬ ко изобретательское решение. Для этого нужно превратить прежде постоянную, неизменную величину т в функцию т(х), причем таким образом, чтобы т(хх)^а, ат(х2)^в. В задаче о самолете это соответствует применению крыла с из¬ меняемой геометрией - площадь крыла становится функцией от скорости самолета. Возможны и другие решения, когда фактическая площадь крыла не меняется, но изменяется его эффективная, рабочая площадь за счет использования раз¬ ных средств управления характером обтекания крыла, по¬ граничным слоем. В задаче об испытании макета парашюта неравенство принимает вид где т — количество краски на стропе. ФП обостряет конфликт до предела и, как ни странно, именно благодаря этому облегчает решение. Если краски должно быть бесконечно много и вместе с тем на стропе нельзя иметь никаких ее запасов, остается только одна возможность: краска должна вырабатываться там, где она нужна. Но существует закон сохранения материи. Краску нельзя выработать из ничего. Для ее получения потребу¬ ются вещество и энергия. Модель задачи включает только два вещества - небольшой участок стропа и практически неограниченное количество протекающей воды. Ясно, что использовать можно только воду - ее много. От весьма неопределенной изобретательской ситуации мы перешли к конкретной задаче, а затем и к модели задачи. Резкое приближение к ответу произошло благодаря тому, что модель задачи позволила увидеть физическое противо¬ речие. Задача стала предельно трудной, требующей совме¬ щения диаметрально противоположных свойств, и возник ответ: вода должна сама себя метить. И метки должны вырабатываться самой водой. Здесь только две воз¬ можности: пузырьки из водяного пара или пузырьки из входящих в состав воды газов (кислорода или водорода). 37
В первом случае к макету надо подводить тепловую энер¬ гию, во втором - электрическую. Последнее проще и удоб¬ нее (пузырьки газа не конденсируются). Итак, поверхность макета надо сделать проводящей, при испытаниях должен идти электролиз. Теперь количество краски т стало функцией от новой (введенной нами) и прекрасно поддающейся управлению переменной - проходящего через воду электрического тока (X). Если *=0, то т(х)—0. При х^О идет выделение «кра¬ ски», и оно продлится столько времени, сколько необхо¬ димо, т. е. можно утверждать, что т(х)-*-оо. Таким образом, для решения задачи нужно четко опреде¬ лить, к какому параметру предъявляются противоположные требования и каким способом можно сделать его функцией, от чего он должен зависеть. Противоречие, как уже было сказано, является неотъем¬ лемым признаком изобретательской задачи. Ее эффективное решение возможно как на стадии технического, так и на стадии физического противоречия. Исторически первым ин¬ струментом ТРИЗ в 60-е годы стал комплекс типовых приемов устранения технических противоречий (приложение 1). Физическое противоречие отражает закон единства и борьбы противоположностей и включает два вида отношений: отношение борьбы и отношение единства. Отношение борьбы подчеркивается в формулировке ФП: краски должно быть много, чтобы испытания не прерывались, и краски должно быть мало, чтобы не искажать результаты измерений. От¬ ношение единства, в свою очередь, включает единство места (пространства), времени, формы, содержания, структуры, целостности, функционирования, различных свойств - тем¬ пературы, электропроводности и т. п. Разрешить противо¬ речие - значит найти такую составляющую единства, которая допускает разделение. В нашем случае, например, это единство места: краска должна быть не на стропе, где она искажает форму, а в воде. Для разрешения физических противоречий в ТРИЗ ис¬ пользуются специальные приемы (приложение 3). Наибо¬ лее простыми из них являются приемы разрешения ФП во времени и в пространстве. Примеры. Перекатывать рельс было бы намного легче, если бы он был круглый. Но тогда он не сможет выполнять свша основную функцию ФП: рельс должен быть круглым, чтобы его было легко катать, и не должен быть круглым, чтобы по нему могли идти поезда. Разрешение во времени: на время перекатывания к рельсу присоединяют четыре намагниченных вкла¬ дыша, дополняющих профиль рельса до круглого. При прокатке легированной стали возникает неприятное явление - мелкие частички металла «прилипают> к прокатным валкам, портя их по¬ 38
верхность. При прокатке обычных сталей этого не бывает. ФП: сталь должна быть обычной, чтобы не портить валки, и должна быть легированной, чтобы обладать высокими качествами. Разрешение в пространстве: обычным дела¬ ют только очень тонкий поверхностный слой стали, для чего ее купают в расплаве солей, поглощающих легирующие элементы. Помимо разрешения противоречия есть и более радикаль¬ ный путь решения изобретательской задачи - полная замена Системы, в которой это противоречие возникло, на новую, в которой подобного противоречия нет. Пример. При выполнении направленных взрывов сначала сверлят скважину, потом с помощью небольшого заряда создают в земле полость, заполняемую взрывчаткой для основного взрыва. При этом очень важно за¬ ранее точно определить объем подготовленной полости, иначе может ока¬ заться, что в нее не поместится расчетный заряд. Для этого в скважину опус¬ кают телевизионную систему. Но точность ее недостаточна, а повышение точности требует значительного усложнения системы. Вместо того чтобы идти, как в задаче 1, от сформулированного в описании проблемы ТП к ФП (пытаться совершенствовать телевизионную систему, разрешить про¬ тиворечие) было предложено после проведения первого взрыва в скважину на веревке опустить ручную гранату «лимонку» и взорвать. Разлетевшиеся осколки застрянут в стенках полости. Теперь ее размер можно определить простым прибором типа миноискатель непосредственно с поверхности - осколки «покажут» очертания полости. В данном решении исчезло противоречие, связанное с телевизионным способом определения размеров, хотя в дальнейшем появятся, конечно, другие противоречия, свя¬ занные уже с новым способом. Противоречия в задачах встречаются самые разные. Но существуют и вечные противоречия, повторяющиеся на каждом уровне развития системы. Например, еще при строительстве древних крепостей стены нужно было строить толстыми, чтобы они были прочными, и тонкими, чтобы быстрее строить. Это же противоречие существует и сегодня при проектировании любых сооружений. Есть противоречия универсальные, характерные для самых разных систем. Например, противоречие «объект дол¬ жен быть тяжелым, чтобы эффективно работать, и легким, чтобы его было легко перевозить», относится и к инструменту, и к снаряду, и к станку... Противоречия, относящиеся к одной технической системе, обычно образуют некоторую совокупность - они взаимосвязаны, вытекают одно из дру¬ гого, составляют собственную иерархию. Для самолета, на¬ пример, известно техническое противоречие между скоростью и дальностью полета. Для двигателя самолета это проти¬ воречие становится физическим: тяга должна быть большой, чтобы скорость была большая, и малой, чтобы уменьшился расход топлива, и следовательно, увеличилась дальность 39
полета. Перейдя к механизму подачи топлива, можно сфор¬ мулировать ФП: подача топлива должна быть большая, что¬ бы обеспечить большую тягу, и малая, чтобы экономить топливо. Можно сформулировать противоречия и для других частей самолета: крыло должно быть тонким, чтобы оказы¬ вать меньшее аэродинамическое сопротивление, и толстым, чтобы разместить там топливные баки, механизмы; корпус должен иметь сложную форму, чтобы обеспечить наилучшую аэродинамику, и простую, чтобы снизить трудоемкость изготовления; на носу самолета должно быть остекле¬ ние, чтобы обеспечить наблюдение за землей при посадке и взлете, и не должно быть остекления, чтобы разместить там антенну радиолокатора... Этой взаимосвязью, взаимообусловленностью противо¬ речий объясняется возникновение сверхэффекта, который нередко оказывается важнее, чем решение исходной изо¬ бретательской задачи. Учитывая сложность системы противоречий, очень важно найти среди них главное, центральное, ограничивающее раз¬ витие системы и устранить или разрешить его (как в извест¬ ных головоломках, где достаточно найти и вынуть одну деталь - ключ, чтобы головоломка распалась на части). Часто противоречия вообще не видны, а на поверхности ле¬ жит только тот или иной недостаток, одна сторона проти¬ воречия, как это было в задаче 1. Для выявления комплекса противоречий, определения ключевого и его разрешения или устранения предназначен алгоритм решения изобретатель¬ ских задач (АРИЗ). Противоречие ограничивает возможность развития сис¬ темы, требует качественно нового решения. Но нередко бывает и так, что противоречия как будто бы нет, а есть непреодолимый предел. Например, существенно повысить скорость движения судов невозможно, потому что сопро¬ тивление воды при этом возрастает пропорционально 5- 6-й степени скорости, и для его преодоления необходимо очень сильно увеличивать мощность двигателя. Когда же этот пре¬ дел представили в виде противоречия - судно должно быть в воде, чтобы оставаться кораблем (а не другим видом транспорта), и не должно быть в воде, чтобы не испыты¬ вать большого сопротивления,- преодолеть его удалось переходом к судну на подводных крыльях, корпус которого на больших скоростях поднимается над водой, и сопротивле¬ ния фактически нет. Неопределимые пределы возникают чаще всего от нашего одностороннего подхода к системе, и пока такой предел стоит перед человеком, задача действительно неразрешима. По¬ 40
этому нужно в первую очередь осознать предел как одну из сторон противоречия, найти его вторую сторону, сформу¬ лировать его и найти прием разрешения. Увеличение степени идеальности технических систем Как уже было отмечено, развитие технических систем есть процесс повышения их степени идеальности. Из при¬ веденной формулы (см. с. 21) следует, что повышение идеаль¬ ности технической системы возможно как при опережающем росте числителя (увеличение количества и качества выпол¬ няемых полезных функций), так и при опережающем умень¬ шении знаменателя (снижение затрат, уменьшение числа вредных функций). Особенно интенсивно идет повышение идеальности при одновременном росте числителя и снижении знаменателя. Повышение идеальности технических систем часто про¬ является вроете относительных параметров (характеристик), то есть отношения полезных характеристик (мощности, уси¬ ления, производительности, точности, надежности и других) к вредным (потери, помехи, количество брака и т. д.) или к конструктивным (вес, размеры, трудоемкость изготовления и т. д.). Пример. Турбогенератор мощностью 100 тысяч киловатт, построенный в начале 50-х годов, весит около 200 тонн, а его «младший брат» постройки середины 70-х при мощности 500 тысяч киловатт - около 400 тонн. То есть мощность, приходящаяся на тонну, возросла в 2,4 раза. В информационно-вычислительной технике лимитиру¬ ющим фактором является тепловыделение в логических эле¬ ментах. Поэтому главный относительный параметр разви¬ тия - отношение количества перерабатывемой информации к энергетическим затратам на этот процесс - бит/ватт. В процессе развития элементов ЭВМ от электронных ламп до современных интегральных схем это отношение выросло в миллионы раз. Повышение идеальности технических систем может происходить как в рамках существующей конструктивной концепции, так и в результате радикального изменения конструкции, принципа действия системы. Повышение идеальности в рамках существующей кон¬ структивной концепции связано с количественными изме¬ нениями в системе и реализуется как с помощью компро¬ миссных решений, так и путем решения изобретательских задач низших (1-й и 2-й) уровней, замены некоторых под¬ 41
систем на другие, известные. При этом можно выделить следующие тенденции: «Дотягивание», то есть улучшение выполнения полезных функций за счет оптимизации, разного рода мелких усовер¬ шенствований. Пример. Применение улучшенных материалов, введение дополнитель¬ ных регулировок, подбор оптимальных размеров, передаточных соотношений и т. п. «гВыжимание», то есть снижение факторов расплаты за счет оптимизации, разного рода мелких усовершенствований. Пример. Применение более дешевых материалов, стандартизированных элементов, исключение избыточных запасов прочности, повышение техно¬ логичности и т. п. Коррекция, то есть снижение факторов расплаты путем полной или частичной компенсации вредных функций сис¬ темы, исправления ее недостатков. Пример. Применение антифрикционных и виброгасящих прокладок, гиб¬ ких муфт, компенсирующих несоосность валов, «плавающих» установоч¬ ных элементов и т. п. Универсализация, то есть увеличение количества выпол¬ няемых системой полезных функций. Чаще всего на данную систему переносятся функции других систем, входящих в одну надсистему с ней. Пример. Корпусам а гнитолы «Рига-110» сохранил размеры выпускавше¬ гося десять лет назад радиоприемника «Рига-103». Но теперь он включает, помимо собственно приемника, еще и встроенный магнитофон, то есть уве¬ личилось количество выполняемых функций. Специализация, то есть резкое повышение качества вы¬ полнения одних полезных функций при отказе от других. Пример. Создание гаммы специализированных автомобилей: машины для уборки мусора, поливания улиц, снегоуборочные, пожарные и т. д. Повышение единичной мощности транспортного, обраба¬ тывающего, добывающего, энергетического оборудования. Пример. Как уже^ыло отмечено, мощность турбогенераторов примерно за 20 лет возросла со 100 до 500 тысяч киловатт. Несмотря на то что этот рост сопровождался увеличением факторов расплаты (вес, стоимость и т. д.), до последнего времени он был оправдан, так как относительные харак¬ теристики все же росли. В настоящее время мощности достигли уровня мил¬ лиона киловатт, но дальнейший рост не предвидится, очевидно, в связи с тем, что факторы расплаты (потери в народном хозяйстве при аварийной остановке генератора) достигли недопустимых величин. Для поиска технических решений, обеспечивающих повы¬ шение идеальности в рамках существующей конструктивной концепции, могут быть использованы достаточно простые ме¬ 42
тоды - функциональный подход и поэлементный эконо¬ мический анализ. Функциональный подход был предложен сотрудником фирмы «Дженерал электрик» (США) Л. Майлзом в конце 40-х годов [1]. Его метод заключается в том, что при совер¬ шенствовании или создании той или иной технической сис¬ темы или ее подсистемы сначала формулируют комплекс вы¬ полняемых функций, затем ищут альтернативные возможнос¬ ти их реализации, оценивают стоимость их выполнения, после чего выбирают наиболее экономичный вариант. Кроме этого, полезно при анализе функций выделять среди них основные, вспомогательные и второстепенные, а также вред¬ ные и искать пути улучшения выполнения полезных, умень¬ шения стоимости полезных и вспомогательных и избавле¬ ния от вредных. Поэлементный экономический анализ предложен в на¬ чале 50-х годов инженером Пермского телефонного завода Ю. М. Соболевым, который рекомендует разделять эле¬ менты конструкции на основные и вспомогательные [18]. Соболев утверждает, что главное внимание конструктора всегда привлечено к основным элементам Конструкции, в результате чего вариант выполнения вспомогательных элементов выбирается полуслучайно, без экономической про¬ работки. Отсюда вывод: всегда имеется возможность уде¬ шевления производства за счет выбора наиболее экономи¬ чного варианта выполнения вспомогательных элементов. Оба метода позволяют при заданных полезных функциях снижать затраты - один из факторов расплаты. Повышение идеальности при радикальном изменении кон¬ структивной концепции, принципа действия системы связано с качественными скачками в развитии и реализуется путем разрешения или снятия накопившихся в процессе количест¬ венных изменений противоречий. Этот процесс регулируется законами развития технических систем, приведенными ниже. Практика показала, что зачастую высокоэффективные решения, связанные с качественным изменением системы, сильно повышающие степень идеальности, очень долго не внедряются. В то же время другие решения, пусть и не дающие такого эффекта, внедряются куда быстрее. Чаще всего это связано с наличием необходимых ресурсов - ве¬ ществ, энергии, оборудования и т. п. Для данного кон¬ кретного предприятия решения, учитывающие наличие име¬ ющихся ресурсов и местных ограничений, позволяющие минимизировать факторы расплаты, предпочтительнее. То есть их частная, локальная идеальность выше. Как правило, решая практические задачи совершенствования конкретных 43
технических систем, приходится ориентироваться не на общую, а на локальную идеальность. Использование ре¬ сурсов технических систем является одним из важных механизмов повышения идеальности как общей, так и частной. Во многих случаях необходимые для решения задачи ресурсы имеются в системе в годном для применения виде - готовые ресурсы. Нужно только догадаться, как их исполь¬ зовать. Но нередки ситуации, когда имеющиеся ресурсы могут быть использованы только после определенной подго¬ товки: накопления, видоизменения и т. п. Такие ресурсы называются производными. Нередко в качестве ресурсов, позволяющих совершенствовать техническую систему, ре¬ шить изобретательскую задачу, используются также физи¬ ческие и химические свойства имеющихся веществ - спо¬ собность претерпевать фазовые переходы, менять свои свойства, вступать в химические реакции и т. п. Рассмотрим ресурсы, наиболее часто используемые при совершенствовании технических систем. Ресурсы вещества готовые - это любые материалы, из которых состоит система и ее окружение, выпускаемая ею продукция, отходы и т. п., которые, в принципе, можно использовать дополнительно. Примеры. На заводе, выпускающем керамзит, последний используют в качестве набивки фильтра для очистки технической воды. На севере в качестве набивки фильтров для очистки воздуха используют снег. Ресурсы вещества производные - вещества, получаемые в результате любых воздействий на готовые вещественные ресурсы. Примеры. Для защиты труб от разрушения серосодержащими отходами нефтеперегонного производства через трубы предварительно прокачивают нефть, а потом продувкой горячего воздуха окисляют оставшуюся на внут¬ ренней поверхности нефтяную пленку до лакообразного состояния. Для мытья посуды в ресторанах предложено использовать вместо мыла раствор натриевой соды, которая омыливает пищевые жиры, имеющиеся на грязной посуде. Ресурсы энергии готовые - любая энергия, нереализо¬ ванные запасы которой имеются в системе или ее окруже¬ нии. Примеры. В опрыскивателе для деревьев давление жидкости создается под действием шагов работающего благодаря закрепленному на его сапоге насосу. Абажур для настольной лампы вращается благодаря конвекционному потоку воздуха, создаваемому теплом лампы. Оттаивание вечной мерзлоты производят с помощью тепла воды, добы¬ той из глубокой (за пределами вечной мерзлоты) скважины. 44
Ресурсы энергии производные - энергия, получаемая в результате преобразования готовых энергетических ресурсов в другие виды энергии, либо изменения направления их действия, интенсивности и других характеристик. Примеры. В магнитогидродинамическом насосе для перекачивания жидких металлов магнитное поле создается электромагнитом, получающим энергию от термопар, использующих тепло расплавленного металла. Свет электрической дуги, отраженный зеркалом, прикрепленным к мас¬ ке сварщика, освещает место сварки. Ресурсы информации готовые - информация о системе, которая может быть получена с помощью полей рассеяния (звукового, теплового, электромагнитного и т. п.) в системе либо с помощью веществ, проходящих через систему либо выходящих из нее (продукция, отходы). Примеры. При включении и выключении линий электропередачи возни¬ кают мощные электромагнитные импульсы. Их используют для глубинного зондирования Земли при поиске полезных ископаемых. По биению пульса тибетская медицина диагностирует до 200 болезней. Известен способ определения марки стали и параметров ее обработки по летящим при обработке искрам. Ресурсы информации производные - информация, получаемая в результате преобразования непригодной для восприятия или обработки информации в полезную, как правило, с помощью различных физических или химических эффектов. Примеры. Для изучения распределения давлений в труднодоступных местах, например между матрицей и плитой пресса, между ними укладыва¬ ют тонкие листы белой и копировальной бумаги. В результате на белых лис¬ тах появляются отпечатки, показывающие распределение давлений. Для устранения перегрузки летчика визуальной информацией было предложено закрепить на его животе специальные электроды. При появлении крена самолета на них подается слабое напряжение, и пилот ощущает легкое «щекотание» со стороны крена. При возникновении и развитии трещин в работающих конструкциях возникают слабые звуковые колебания. Специальные акустические уста¬ новки улавливают звуки в широком диапазоне, обрабатывают их с помощью ЭВМ и с высокой точностью оценивают характер возникшего дефекта и его опасность для конструкции. Ресурсы пространства готовые - имеющееся в системе или ее окружении свободное, незанятое место. Эффективный способ реализации этого ресурса - использование пустоты вместо вещества. Примеры. Для хранения газа используют естественные полости в земле. Для экономии сельскохозяйственных угодий помидоры сажают между деревьями фруктового сада. Для экономии места в вагоне поезда дверь купе вдвигается в межсте- ночное пространство. 45
Ресурсы пространства производные - дополнительное пространство, получаемое в результате использования разного рода геометрических эффектов. Пример. Использование ленты Мебиуса позволяет не менее чем в два раза повысить эффективную длину любых кольцевых элементов: ременных шкивов, магнитофонных лент, ленточных ножей и т. п. Ресурсы времени готовые - временные промежутки в технологическом процессе, а также до или после него, между процессами, не использованные ранее или использованные частично. Примеры. В процессе транспортировки нефти по трубопроводу произво¬ дится ее обезвоживание и обессоливание. В роторно-конвейерных линиях технологическое движение совмещено с транспортным. Танкер, перевозящий нефть, одновременно ведет ее переработку. Ресурсы времени производные - временные промежутки, получаемые в результате ускорения, замедления, прерывания или превращения в непрерывные протекающих про¬ цессов. Примеры. Использование ускоренной или замедленной съемки для бы¬ стротекущих или очень медленных процессов. Передача информации в виде короткого импульса, сжатого во времени. Ресурсы функциональные готовые - возможности систе¬ мы и ее подсистем выполнять по совместительству допол¬ нительные функции, как близкие к основным, так и новые, неожиданные (сверхэффект). Примеры. Лет 15 назад было установлено, что аспирин разжижает кровь и потому в некоторых случаях оказывает вредное действие. А недавно это его свойство было использовано для профилактики и лечения инфарктов. Для улучшения качества записи певца микрофон устанавливают в его ушной раковине. Ресурсы функциональные производные - возможности системы выполнять по совместительству дополнительные функции после некоторых изменений. Примеры. В прессформе для отливки деталей из термопластов литнико¬ вые каналы выполняются в виде полезных изделий, например, букв азбуки. Подъемный кран прй помощи несложного приспособления сам поднима¬ ет свои подкрановые блоки при ремонте. Было предложено в двухрядном автомобильном двигателе отключать при необходимости один из рядов цилиндров от подачи топлива и использо¬ вать его как компрессор. Системные ресурсы - новые полезные свойства системы или новые функции, которые могут быть получены при изменении связей между подсистемами или при новом способе объединения систем. 46
Примеры. Мощные турбогенераторы объединяют парами, так что один работает в режиме генератора, питающего второй, который работает в ре¬ жиме двигателя и вращает первый. Такое соединение позволяет испытать оба генератора в работе на полной нагрузке. Нужно только для покрытия потерь в машинах добавить приводной двигатель небольшой мощности. Технология изготовления стальных втулок предусматривала их точение из прутка, сверление внутреннего отверстия и поверхностную индустри¬ альную закалку. При этом из-за закалочных напряжений на внутренней поверхности нередко возникали микротрещины. Было предложено изменить порядок операций - сперва точить наружную поверхность, потом проводить поверхностную закалку, а потом высверлить внутренний слой материала. Теперь напряжения исчезают вместе с высверленным материалом. Наиболее эффективно решаются задачи, когда удается использовать в качестве ресурсов вредные вещества, поля, вредные функции системы. В этом случае получается двой¬ ной эффект - избавление от вреда и дополнительный вы¬ игрыш. Примеры. Кресло водителя самосвала выполнено таким образом, что при вибрациях, неизбежных при движении, накачивает воздух. Выхлоп трактора подведен через лемех плуга в землю и продукты сго¬ рания обезвреживаются, одновременно удобряя землю. Пьезогенератор использует шум двигателя для генерации электроэнер¬ гии, необходимой для разных устройств самолета. Электрохимическая обработка на переменном токе дешевле, но при ней инструмент разрушается не меньше, чем изделие. Это нежелательное явле¬ ние сделали полезным, превратив в инструмент вторую деталь, например, для приработки зубчатых колес, работающих в паре, их опускают в электро¬ лит и/подключают к источнику переменного тока. Наиболее эффективным является комбинированное испо¬ льзование ресурсов разных видов. Примеры. Автомобиль-бетономешалка использует ресурс времени (бе¬ тон изготавливается при его транспортировке) и энергии (вращение бетоно¬ мешалки осуществляется от двигателя автомобиля). Детали, полученные литьем, очищают от литейной земли, помещая их в ванну с водой, в которой с помощью электрического разряда создается электрогидравлический удар. Но этот способ сопровождается очень силь¬ ным грохотом. Закрывать ванну крышкой сложно. Предложено покрывать воду пеной, гасящей звук. Для этого в воду добавляется немного мыла. Использованы вещественные ресурсы (вода и воздух), а также энергетичес¬ кие и функциональные (пена сбивается с помощью электрогидравлических ударов). Источники ресурсов, их местонахождение могут быть различными. Ресурсы могут располагаться в оперативной зоне, то есть в зоне, в которой непосредственно происходит рабочий процесс, в других подсистемах данной системы либо являться ее продукцией или отходами. Примеры. Выхлопные газы снегоуборочной машины направляются на формируемые снежные валки, уплотняя их. Силосная башня обогревает коровник, построенный вокруг нее. Проточку железнодорожных колес ведут во время движения поезда с помощью несложного приспособления. 47
При бурении скважин под сваи вынутый из земли грунт смешивают с вяжущим веществом и из этого материала изготавливают сваи. Тепло, излучаемое чугунной отливкой, с помощью экранов направляют на нее, тем самым регулируя равномерность ее остывания для исключения внутренних напряжений. Другими источниками ресурсов могут быть системы - соседи по общей надсистеме, их продукция или отходы, а также внешняя среда (воздух, вода, почва, различные фоновые поля: ' гравитационное, элетрическое, магнитное, тепловое и т. п.). Примеры. Стеклоочиститель автомобиля используют в качестве антенны автомобильного радиоприемника. Для оттаивания мерзлого грунта используют солнечное тепло, скон¬ центрированное большими линзами из прозрачной полиэтиленовой пленки, заполненной водой. Электрическое поле Земли используют для управления полетом само¬ лета на малой высоте. Среди ресурсов надсистемы и внешней среды необходимо особо отметить «копеечные» ресурсы - широкодоступные, дешевые вещества. Примеры. В качестве добавки к корму для свиней используют вспучен¬ ную горную породу — перлит. Золу тепловых электростанций используют как стимулятор роста рас¬ тений, в качестве наполнителя бетона. Для предотвращения окисления раскаленная деталь, предназначенная для горячей штамповки, посыпается силикатным стеклом, которое, плавясь, покрывает поверхность детали тонким слоем. При ударе пресса во время штамповки защитный слой рассыпается. Для облегчения поиска и использования ресурсов можно воспользовать¬ ся алгоритмом поиска ресурсов (рис. 5). В развитии технических систем выявленные ресурсы могут использоваться по-разному. Самое простое - изба¬ виться от ненужных ресурсов. Пример. После проведения испытаний и уточнения расчетов выясни¬ лось, что крыло проектируемого самолета имело избыточную прочность и, следовательно, лишний вес. Было предложено снизить толщину конструк¬ тивных элементов. Другая возможность использования ресурсов - исполь¬ зование их для решения поставленной задачи. Пример. При создании портативных раций для альпинистов возникла проблема обеспечения температурной стабилизации кварцевого кристалла генератора. Обычный термостабилизатор получался чересчур тяжелым, требовал специального питания. Был выявлен и использован ресурс — ста¬ бильная температура человеческого тела. Термостабилизацию кристалла обеспечили, расположив его под мышкой альпиниста. Еще одна возможность использования ресурсов - поиск задач, для решения которых могли бы быть использованы выявленные ресурсы. Такая ситуация часто возникает при 48
ЧТО НУЖНО? 1 ВИД РЕСУРСА готовность К ПРИМЕНЕНИЮ 1 * готовый ПРОИЗВОДНЫЙ 1 1 ГДЕ ВЗЯТЬ? ОПЕРАТИВНАЯ » СИСТЕМА 1 » МА ЛГМГТРМА — НАДНАД... ЗОНА ■ ПЛДипи 1 С1У1А ИНСТРУМЕНТ ИЗДЕЛИЕ ОТХОД СРЕДА ЧТО ВЫБРАТЬ? КОЛИЧЕСТВО КАЧЕСТВО ЦЕННОСТЬ Недостаточный Достаточный Неограниченный Полезный Нейтральный Вредный Дорогой Копеечный Бесплатный ЕСЛИ НУЖНЫЙ РЕСУРС НЕ НАЙДЕН, ПЕРЕЙТИ НА БОЛЕЕ ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ СИСТЕМНОЙ ИЕРАРХИИ ЕСЛИ НУЖНЫЙ РЕСУРС НЕ НАЙДЕН, УТОЧНИТЬ, ЧТО НУЖНО Рис. 5. Алгоритм поиска ресурсов 4 зак. №91188 лц ВЕЩЕСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ВРЕМЕННОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СИСТЕМНЫЙ
попытке использования отходов производства, свободных промежутков между операциями технологических процессов, дополнительных функциональных возможностей технической системы. Пример. Долго искали возможность использования мелузы — камен¬ ной пыли, остающейся после распиловки камня. Позже было предложено добавлять ее в бетон. При этом снижается потребность в цементе без ухуд¬ шения качества бетона. В ТРИЗ используется удобное на практике понятие о повышении степени идеальности как о приближении техни¬ ческой системы к некоторой идеальной машине, которая определяется как машина, которой нет, а ее функции вы¬ полняются. Аналогично можно определить идеальный тех¬ нологический процесс как процесс, которого нет, а резуль¬ тат его — продукция — получается. Существование тех¬ нической системы - не самоцель, она нужна для выполнения полезных функций. Идеально, когда такая техническая сис¬ тема выполняет их без всякой расплаты - не имеет веса, размеров, не затрачивает энергию, материалы и т. д. Ра¬ зумеется, достижение этого в реальности невозможно, за исключением тех случаев, когда выполнение нужных функций берет на себя (по совместительству) какая-то другая, уже имеющаяся система (использован функциональный ресурс). Закон повышения степени идеальности технических сис¬ тем является важнейшим в ТРИЗ. На базе понятия идеаль¬ ности вводится представление об идеальном решении, иде¬ альном конечном результате (ИКР) решения. Формулиро¬ вание ИКР по заданным строгим правилам - один из главных элементов решения изобретательских задач с по¬ мощью АРИЗ. Именно ИКР позволяет выбрать среди множества направлений решения наиболее перспективное, потому что хотя он, как правило, недостижим, но в непо¬ средственной близости от него лежит область изобретатель¬ ских решений высокого уровня. Ориентация на идеальность позволяет резко улучшить работу проектировщика, конструктора. Обычно конструктор подходит к задаче так: нужно осуществить то-то и то-то, следовательно, понадобятся такие-то механизмы и устройст¬ ва. Правильный подход выглядит совершенно иначе. Нужно осуществить то-то и то-то и сделать это желательно, не вводя в систему новые механизмы и устройства. В своих воспоминаниях конструктор А. Морозов, один из создателей советского танка Т-34, писал, что в работе руководимого им коллектива главным был принцип: «самой надежной, непоражаемой, легкой и дешевой является та деталь, которой нет в машине... Сложное сделать легко, 50
куда сложнее сделать просто» («Чем больше отдаляется война». Литературная газета, 27 февраля 1985 г.). Развертывание-свертывание технических сйстем Повышение идеальности технических систем осуществля¬ ется путем развертывания — увеличения количества и каче¬ ства выполняемых полезных функций за счет усложнения сис¬ темы, и свертывания (термин предложен И. М. Верткиным) — упрощения системы при сохранении или увеличении количест¬ ва и качества полезных функций. На всех этапах развития процессы развертывания и свер¬ тывания могут чередоваться, приходя на смену друг другу, частично или полностью перекрываться, действуя параллель¬ но, то есть при общем развертывании системы отдельные ее подсистемы могут свертываться, и наоборот. Развертывание технической системы начинается с момен¬ та ее рождения, то есть создания функционального центра — основной функциональной цепочки из подсистем (элементов), способных в совокупности выполнить основную функцию системы, и продолжается сначала в рамках существующей конструктивной концепции, а затем и при ее изменении. Функциональный центр создается путем объединения ранее самостоятельных систем (со своими функциями) и под¬ систем, специально созданных для работы в новой системе и обеспечения в совокупности с первыми получения нового системного свойства. При этом объединяются системы, до¬ полняющие действие друг друга, а также компенсирующие (устраняющие, не допускающие) вредные функции. Пример. Функциональный центр автомобиля — мотор, шасси с колеса¬ ми, простейшее управление и запас горючего — по сути дела, скелет авто¬ мобиля, напоминающий современный картинг. Почти таким был первый автомобиль, построенный Бенцем. При его создании были объединены существовавшие к тому времени двигатель и коляска. Новыми подсистемами были рулевое управление и коробка передач. При создании первого радиоприемника были объединены дополняю¬ щие друг друга известные элементы — когерер, электрическая батарея; но¬ вый элемент — антенна; компенсирующий элемент — молоточек, встряхи¬ вающий слипшиеся опилки когерера после прохождения сигнала и тем самым подготавливая его к приему следующего сигнала. При создании функционального центра должны быть вы¬ полнены следующие требования. Все звенья основной функциональной цепочки должны быть минимально жизнеспособны. Пример. Самолет А. Ф. Можайского имел более совершенные, чем у самолета братьев Райт, фюзеляж и органы управления. Однако два элемента 4* 51
его функциональной цепи были принципиально нежизнеспособны. Это — крылья жесткие и плоские, то есть неспособные обеспечить необходимую подъемную силу, и паровые машины в качестве двигателей, имеющие слиш¬ ком большой вес при малой тяге и неспособные поднять самолет. Многие элементы самолета братьев Райт были хуже и примитивнее, чем у самолета А. Ф. Можайского, но благодаря тому, что все они обладали минимальной жизнеспособностью, самолет летал. Все звенья функциональной цепочки должны быть свя¬ заны между собой энергетической, вещественной, функцио¬ нальной или информационной связью. В большинстве систем совмещаются разные виды связей. Примеры. Между электростанциями, входящими в энергетическое кольцо, связь энергетическая и информационная (станции получают из Центра информацию о том, какую необходимую мощность нужно дать в сис¬ тему в данный момент). Между подсистемами автомобиля следующие связи: энергетическая (идет преобразование энергии из одного вида в другой), вещественная (уз¬ лы связаны конструктивно) и функциональная. Между отдельными инструментами в готовальне связь функциональ¬ ная (все они предназначены для выполнения определенного набора функ¬ ций). Между радиоминой и ее взрывателем, расположенным за сотни кило¬ метров, связь информационная (сигнал). При этом энергетическая связь не обязательна (командой на взрыв может быть, например, отсутствие сигнала). В радиоустройстве детали соединены вещественными связями (за¬ креплены на платах), энергетическими (через них проходит энергия во время работы) и функциональными (каждая деталь дополняет и продолжает дей¬ ствие других). Развертывание технической системы в процессе ее разви¬ тия в рамках существующей конструкции происходит от функционального центра к периферии системы и предусмат¬ ривает: 1. Включение в систему дополнительных подсистем (эле¬ ментов), повышающих качество выполнения основных функ¬ ций, компенсирующих недостатки. Пример. Введение в автомобиле элементов регулирования, например, гидравлической коробки передач, баллонов с регулируемым давлением, кузова, защищающего пассажиров, и т. п. 2. Включение в систему дополнительных подсистем (эле¬ ментов) , расширяющих ее функциональные возможности. Пример. Компьютер на автомобиле, определяющий оптимальные режи¬ мы, рекомендующий маршрут; другое оборудование — радиоприемник, за¬ жигалка, откидывающиеся кресла и т. п. 3. Увеличение числа ступеней (уровней) в иерархии за счет ее внутрисистемного дробления путем разделения систе¬ мы на однородные подсистемы (элементы) либо на разно¬ родные (разнофункциональные) подсистемы. 52
Пример. Современное судно—лихтеровоз, состоящее из носовой оконеч¬ ности, обеспечивающей обтекаемость, и кормовой, снабженной двигателями, а^также жилыми помещениями. Между носом и кормой расположены смен¬ ные баржи—лихтеры. Такое судно собирается на рейде и идет своим ходом до порта разгрузки, где лихтеры не разгружают, а заменяют, и судно без задер¬ жек идет в обратный рейс. 4. Переход к ретикулярной (сетевой) структуре. Пример. Переход в вычислительной технике от систем с центральным процессором к системам с параллельными вычислениями, с большим коли¬ чеством процессоров. Развертывание технической системы происходит также за счет перехода в надсистему. Для осуществления перехода используется один из следующих путей: Создание надсистемы из разнородных подсистем (эле¬ ментов), дающих новые системные свойства. Это эквивалент¬ но созданию новой системы. Создание надсистемы из одинаковых или однородных подсистем (элементов)— полисистемы. Простейшим случаем полисистемы является бисистема — полисистема из двух элементов. В полисистему могут объединяться как сложные, высокоразвитые системы, так и простые элементы. Примеры. Полисистемы: информационно-вычислительная сеть из ЭВМ; трос, сплетенный из множества проволочек. Бисистемы: катамаран, двухцветный карандаш. Создание надсистемы из системы (элементов) со сдви¬ нутыми (то есть близкими, но неодинаковыми) характерис¬ тиками. Примеры. Набор цветных карандашей или карандашей разной твер¬ дости. Протяжка — многолезвийный режущий инструмент, включающий на¬ бор режущих элементов, каждый из которых заточен и расположен немного иначе, чем другие. Создание надсистемы из альтернативных (конкурирую¬ щих) систем. В тех случаях, когда для выполнения той или иной функции, достижения той или иной цели имеется не¬ сколько различных путей (систем) и возможности каждого из них практически исчерпаны (система достигла насыщения), дальнейшее развйтие возможно объединением систем раз¬ ных типов, причем объединение проводится так, что недос¬ татки каждой из систем компенсируются, а преимущества складываются. Примеры. Созданный Д. Д. Максутовым телескоп, объединяющий лин¬ зовые и зеркальные конструкции; турбовинтовой двигатель, объеди¬ няющий преимущества реактивного и винтового двигателей; активно-реак¬ тивный снаряд, объединяющий точность артиллерийского снаряда с даль¬ ностью полета ракеты. На сегодняшний день это один из широко применимых 53
способов развития, дающий возможность достаточно легко повышать параметры системы. Объединение конкурирующих систем возникает и тогда, когда одна система достигла своего потолка, а другая, перс¬ пективная, идущая ей на смену, еще не может ее заменить полностью. Примеры. Паровая машина позволила решить самую трудную для парусного судоходства проблему — преодоление полос штиля. Но на первых этапах развития она еще не могла обеспечить трансатлантического путе¬ шествия из-за низкой экономичности. Тогда появились парусно-паровые ко¬ рабли. По аналогичной причине в 40-х годах появились самолеты с ракетны¬ ми ускорителями, а в наше время создаются автомобили с электродвигате¬ лем и двигателем внутреннего сгорания. Иногда объединяются системы, которые только условно можно назвать конкурирующими, так как они предназначены для аналогичной деятельности, но в разных областях. Объе¬ динение позволяет им занять область, которую ни одна из систем в отдельности не может занять, в которой они обе неэффективны. Пример. Бетон плохо работает на растяжение и потому его применение в тяжело нагруженных конструкциях ограничено. Сталь хорошо выдержи¬ вает растяжение, но легко теряет устойчивость при сжатии, слишком дорога для строительных конструкций. Железобетон, в котором бетонные блоки ар¬ мированы стальными стержнями или проволокой, позволил развернуть широкое и разнообразное строительство. Еще более широкие возможности открывает применение различных метонов — металлобетонов* в которых песок и щебень (обычные составные части бетона) соединены воедино рас¬ плавленным металлом. Создание надсистемы из инверсных систем (систем с противоположными функциями). Объединение систем с про¬ тивоположными функциями позволяет повысить управляе¬ мость надсистемы, произвольно менять ее параметры в ши¬ роком диапазоне. Примеры. Объединение нагревателя с холодильником дает кондиционер. Известно использование вместо двух систем трубопроводов (по одной транспортировалась пульпа, разрушающая трубы, а по другой — щелоч¬ ная жидкость, осаждавшаяся на стенках и забивающая трубы) одной с попеременной перекачкой пульпы и щелочной жидкости. Свертывание технической системы проходит три после¬ довательных этапа: минимальное, частичное и полное. Рож¬ дается техническая система минимально (в некоторых слу¬ чаях частично) свернутой. Минимальное свертывание технической системы — созда¬ ние связей между исходными системами (превращающимися теперь в подсистемы), обеспечивающих появление систем¬ ного эффекта при минимальном их изменении. В большин¬ стве случаев связи носят временный характер, возможен возврат исходных систем к самостоятельному функциони¬ рованию. 54
Пример. Книжный стеллаж, изготовленный из стандартных полок, скрепленных между собой. Частичное свертывание — изменение подсистем с целью упрощения, подгонки друг к другу, при этом улучшается ра¬ бота системы: уменьшаются потери, повышается надежность и т. п. Усиливаются связи между подсистемами, но возмож¬ ность их выхода из системы нередко еще сохраняется, прав¬ да, с понижением эффективности работы. Свертывание идет, как правило, в направлении, обратном развертыванию,— от периферии системы к ее функциональ¬ ному центру (со вспомогательных, сервисных, защитных и т. п. подсистем, системообразующих элементов). Примеры. Переход к бескорпусным конструкциям приборов, микросхем. Переход от наружного крепления крыла (стоек, растяжек) в самолетах к элементам крепления, расположенным внутри толстого крыла (лонжероны, стрингеры, нервюры и т. п.). Процесс свертывания включает использование всех видов ресурсов и предусматривает следующие действия: Исключение дублирования функций отдельных подсистем, передача определенных функций специализированным под¬ системам. Пример. В старых телекомбайнах телевизор, радиоприемник, магнито¬ фон и проигрыватель имели каждый свой усилитель. Сегодня в подобных системах один усилитель обслуживает все подсистемы. Совмещение отдельных подсистем, слияние их функций, в том числе переход от последовательных технологических процессов к параллельным, совмещение технологических операций. Примеры. В поршневом самолете двигатель и движитель (винт) были разными подсистемами. В реактивном самолете двигатель является одно¬ временно и движителем. Обезжиривание, травление образца и его химическое покрытие прово¬ дятся в одной ванне за счет использования комплексного раствора, обеспе¬ чивающего все нужные действия. Упрощение внутренней структуры системы и ее подсистем, в том числе: исключение отдельных элементов системы (отдельных технологических операций в технологических процессах); укрупнение элементарных подсистем (неразборных бло¬ ков) . Примеры. Поворотный круг для тепловозов — громоздкая система, включающая крупные подшипники, электропривод и т. п. Было предложено заменить его поплавком на поверхности искусственного водоема. Точное литье позволяет исключить некоторые операции механической обработки. В первых радиоэлектронных устройствах элементарными подсистемами были радиодетали — лампы, резисторы, конденсаторы. Потом — интеграль¬ 55
ные схемы — усилители, фильтры... Сегодня — целые микропроцессоры, включающие тысячи элементов. Полное свертывание — полное изменение подсистем, ус¬ тановление между ними неразрывных связей. Система стано¬ вится более простой, выход из нее бывших подсистем стано¬ вится невозможным. На этом этапе система со всеми ее подсистемами, связями и т. д. часто заменяется «умным» веществом, выполняющим нужные функции за счет исполь¬ зования разных физических, химических и других эффектов. Примеры. Радиоэлементы в интегральной микросхеме. Использование для поддержания постоянной температуры в течение не¬ которого времени процесса плавления и затвердения вещества вместо слож¬ ных систем терморегуляции. Полностью свернутая техническая система может про¬ должать развитие, включаться в различные надсистемы, сно¬ ва развертываться при условии постоянного повышения иде¬ альности. Пример. Датчик давления обычного типа включает мембрану, тензо¬ метры и органы настройки для обеспечения тарированного сигнала, всего не¬ сколько десятков деталей. Было предложено заменить эти датчики куском резины, в которую при изготовлении введены электропроводные частицы — медный порошок. При сжатии резины пропорционально давлению меняется электрическое сопротивление резины. Система свернулась в вещество. Даль¬ нейшее развертывание возможно путем распределения электропроводных частиц в резине по специальному закону, для повышения линейности пока¬ заний или, наоборот, получения нужной нелинейности, анизотропии. Воз¬ можна замена медных частиц на ферромагнитные, например, для управления их распределением или для упрощения установки датчика в нужном месте, замена твердых частиц электропроводной жидкостью, пропитывающей по¬ ристое тело, и т. п. Свертывание при рождении надсистемы и ее дальнейшее развитие в принципе не отличается от свертывания при рож¬ дении и развитии системы низшего уровня. Следует отме¬ тить, что свертывание, как правило, сильнее изменяет исход¬ ную систему, чем развертывание, дает решения более высо¬ кого уровня. Повышение динамичности и управляемости технических систем В процессе развития технической системы происходит по¬ вышение ее динамичности и управляемости, то есть способ¬ ности к целенаправленным изменениям, обеспечивающим улучшение адаптации, приспособление системы к меняющей¬ ся, взаимодействующей с ней среде. В переводе с латыни «динамизм»— богатство движений, наполненность действием. Как уже было сказано, важнейшим принципом разрешения противоречий является превраще- 56
ние прежде постоянного, неизменяемого параметра в пере¬ менный, изменяемый согласно нашим требованиям, то есть управляемый. Повышение динамичности дает системе воз¬ можность сохранять высокую степень идеальности при зна¬ чительных изменениях условий, требований и режимов ра¬ боты. Пример. Самолет с изменяемой в зависимости от режима полета гео¬ метрией крыла, корпуса и др. Техническая система рождается, как правило, статичной, неизменяемой, узко- или даже однофункциональной. В про¬ цессе развития идет переход к мультифункциональности. 1. Переход к системам со сменными элементами. Аппаратный принцип, при котором выполнение той или иной функции задано устройством системы, для смены нужно вводить элементы из надсистемы. Примеры. Дрель со сменными сверлами. Токарный автомат, который можно быстро перенастроить, меняя управ¬ ляющие кулачки и рабочий инструмент. Программный принцип, при котором в системе имеются все нужные блоки и выполнение той или иной функции зада¬ ется программой их соединения или подключения. Примеры. Токарно-револьверный станок, обрабатывающий центр, со¬ временная ЭВМ. 2. Переход к системам с изменяющимися элементами Пример. Использование надувных резиновых мешков для прижима при- склейке деталей. В процессе развития технических систем происходит пе¬ реход к системам с увеличенным числом степеней свободы, с повышением возможностей системы к изменениям: 1. От статичных неизменяемых систем к системам с меха¬ ническими изменениями: с применением шарниров; с применением шарнирных и других (зубчатых, пневма¬ тических, гидравлических и т. п.) механизмов, изменяющих направление и величину действующих сил; с применением эластичных, гибких, пластичных и т. п. материалов. Примеры. Шарнирное соединение секций в двухсекционном «Икарусе». Использование в судостроении эластичных покрытий типа «ламинфло», сделанных по типу дельфиньей кожи, что позволяет значительно увеличить скорость кораблей. Использование тросовых конструкций. 2. Переход к системам, изменяемым на микроуровне, за счет свойств входящих в них веществ, нелинейных зависимос- 57
тей параметров, фазовых переходов всех видов, химических превращений. Примеры. Закрепление деталей при обработке при помощи легкоплавко¬ го вещества; использование нелинейности магнитных свойств веществ для ограничения тока; введение в закалочное масло вещества, разлагающегося с выделением газов при нагреве, что обеспечивает эффективное перемешива¬ ние масла (барботаж),*повышающее качество закалки. 3. Переход к системам, в которых изменяется, переме¬ щается, становится более динамичным не вещество, а поле. Примеры. Сегодня в радиолокации вместо качающихся антенн начина¬ ют использовать фазированные антенные решетки, в которых регулируется фаза излучения множества отдельных излучателей, в результате чего можно свободно маневрировать диаграммой направленности излучения — качать ее в любой плоскости с недостижимой для механики скоростью, даже разделять на несколько «лучей». В металлургии для перемешивания жидксгго металла используют вместо механических мешалок электромагнитные перемешиватели. Система рождается, как правило, неуправляемой. Повы¬ шение ее управляемости предусматривает: 1. Принудительное управление состоянием системы: введение управляющих веществ, устройств; введение управляющих полей; введение хорошо управляемого процесса, действующего против основного, которым нужно управлять. Примеры. Введение различного рода запорной и регулирующей потоки арматуры, катализаторов или ингибиторов. Для управления перемещением предметного столика микроскопа воз¬ действуют на связанный с ним микрометрический винт, нагревая его. Тренер регулирует скорость ленты тренажера, тем самым управляя скоростью бегущего по ней спортсмена. Для обеспечения заданного графика охлаждения детали ее одновремен¬ но с подачей охлаждающей среды нагревают, пропуская электрический ток. 2. Переход к самоуправлению: за счет введения обратных связей; использование «умных» веществ — разнообразных фи¬ зических и химических эффектов, явлений. Примеры. Системы автоматического управления станками, автопило¬ ты. Для управления процессом опреснения воды в ионообменной установке было предложено использовать в качестве задвижки сам пакет с ионообмен¬ ной смолой, меняющей свой объем в зависимости от степени солености воды. При уменьшении солености объем пакета становится меньше,— больше во¬ ды подается на опреснение. В процессе развития происходит изменение устойчивости технической системы: 1. От системы с одним статически устойчивым состоянием к системе с несколькими устойчивыми состояниями (муль¬ тиустойчивость) . 58
Примеры. Тумблер с двумя или более рабочими положениями, который нельзя установить в промежуточном положении. Выпуклая пружинистая мембрана, имеющая два устойчивых состоя¬ ния. 2. От систем, устойчивых статически, к системам, устой¬ чивым динамически, то есть за счет движения, проходящего через систему потока энергии, управления. Пример. Трехколесный велосипед обладает статической устойчи¬ востью, двухколесный — динамической. Чем выше статическая устойчи¬ вость самолета, тем он безопаснее, но менее маневренен. Сейчас создаются самолеты, которые имеют минимальный, а иногда и нулевой запас устой¬ чивости, а их безопасность обеспечивается непрерывной работой автоматов и рулей по устранению отклонений. Такой самолет очень маневренен. 3. Использование неустойчивых систем, моментов потери устойчивости. Примеры. Применение взрывчатых веществ, цепных реакций, процес¬ сов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, систем, спо¬ собных запасать энергию и в нужный момент толчком освобождать ее (Сис¬ темы типа «спусковой крючок»). Переход технических систем на микроуровень. Использование полей Развитие технических систем идет а направлении все большего использования глубинных уровней утроения мате¬ рии (вещества) и различных полей. Анализ патентного фон¬ да позволяет выделить ряд уровней строения систем, каждый из которых характеризуется размерами типовых элементов, видом связи между ними, а также применяемыми эффектами И явлениями: 1) макроуровень — системы включают узлы и детали специальной формы (шестеренки, рычаги, втулки и т. п.); 2) полисистемы из элементов простой геометрической формы (конструкции, набранные из стальных листов, нитей, шариков; магнитные сердечники, иглофрезы, тросы и т. п.); 3) полисистемы из высокодисперсных элементов (порош¬ ки, эмульсии, аэрозоли, суспензии); 4) системы, использующие эффекты, связанные со струк¬ турой веществ — аморфных и кристаллических, твердых и жидких, с кристаллическими перестройками и фазовыми пе¬ реходами (надмолекулярный уровень); 5) системы, использующие молекулярные явления — различные химические превращения (разложение и синтез, полимеризация, катализ и ингибирование и т. п.); 59
6) системы, использующие атомные явления — физиче¬ ские эффекты, связанные с изменением состояния атомов ве¬ ществ (ионизация и рекомбинация, действие элементарных частиц, в том числе электронов, и т. п.); 7) системы, использующие вместо веществ действие раз¬ личных полей — тепла, света, электромагнитных взаимо¬ действий и т. п. Следует отметить, что переход на микроуровень характе¬ рен для используемых в технической системе не только ве¬ ществ, но и пустот. Как указывалось, использование в систе¬ ме пустоты вместо вещества всегда выгодно — повышается идеальность. Нужно учитывать, что когда говорится о применении пустоты, вовсе не имеют в виду обязательно вакуум, а скорее проявление неоднородностей в веществе, полостей, запол¬ ненных другими, менее плотными веществами,— так, можно считать пустотой жидкостные и газовые включения в твер¬ дом теле, пузырьки газа (пара) в жидкости и т. п. На макро¬ уровне использование пустоты очень разнообразно — сверле¬ ния, пазы, отверстия в литье, пустотные резонаторы и т. п. Типичной полисистемой (уровень 2) можно считать сотовые конструкции, применяемые там, где необходима высокая жесткость при малом весе. Промежуточным между уровнями 2 и 3 можно считать использование пены. Системой третьего уровня можно считать капиллярно-пористые тела. Между уровнями 3 и 4 можно разместить микропористые мембраны. Система пятого уровня — «химические» пустоты, созданные расположением молекул в так называемых клатратных сое¬ динениях, где молекулы одних веществ размещаются в по¬ лостях «каркаса», созданного молекулами других веществ. К этому же уровню относятся и широко применяемые в тех¬ нике вещества — цеолиты. К шестому уровню можно отнести процессы ионизации, когда атом лишается части своих элек¬ тронов, а может быть, и процессы распада атомов и элемен¬ тарных частиц. Сложилась тенденция к тому, чтобы в одном элементе сис¬ темы использовать эффекты, характерные для разных уров¬ ней. Например, пористое тело (уровень 3), пропитанное жид¬ костью (капиллярные силы, уровень 4), может выполнять роль катализатора некоторой химической реакции (уровень 5). Для повышения интенсивности этой реакции пористое тело выполнено из электрострикционного материала (уро¬ вень 4), находящегося под действием переменного электри¬ ческого поля (уровень 7). Из истории техники известно, что человек достаточно рано овладел макроуровнем и уровнями 4 и 5 (различными 60
химическими процессами, плавлением и т. д.). По мере раз¬ вития человек все более масштабно осваивает и другие уровни. Термин «поле» имеет различный смысл. В физике под полями понимают такие физические явления, как гравитация, электромагнитные взаимодействия, ядерные взаимодействия. В математике, сельском хозяйстве, геологии, общественной жизни слово «поле» имеет другой смысл. Понятие поля в ТРИЗ ближе всего к физическому, но имеет свои отличи¬ тельные особенности. Под полем в «техническом» смысле мы будем понимать взаимодействие между объектами (вещест¬ вами). Анализ патентного фонда позволил выявить ряд наи¬ более эффективно работающих в технике полей, а также оп¬ ределенную последовательность в их применении по мере развития технической системы. Эта последовательность во многом согласуется с этапами перехода на микроуровень: Механические поля: перемещение объектов; гравитаци¬ онные, инерционные, центробежные силы; изменение давле¬ ния, механические напряжения; силы трения, поверхност¬ ного натяжения, адгезии и т. п.; гидродинамические и аэро¬ динамические силы; удары, вибрации, акустика (в том числе инфра- и ультразвук). Тепловые поля: нагрев, охлаждение. Химические поля: синтез и разрушение молекул; исполь^ зование катализаторов и ингибиторов; использование особо активных веществ: озона, фтора и т. п., введение инертных веществ; использование биохимии, запаховых и вкусовых ощущений. Электрическое поле: электростатика, использование эф¬ фектов, связанных с электрическими зарядами (электриза¬ ция, коронный разряд и т. п.); электрический ток, эффекты, связанные с прохождением тока через вещество (электро¬ лиз, электрофорез и т. п.). Магнитное поле. Наиболее эффективным в развитии оказывается суммар¬ ное использование различных полей, в том числе парных комплексов (электрохимия, электромагнетизм, тепловые явления и химия и т. п.), в сочетании с разными уровнями строения вещества. В использовании полей также могут быть отмечены сле¬ дующие тенденции. Переход от использования поля одного знака к совме¬ щению в одной системе действия полей противоположного направления (знака), например, возвратно-постуйательного перемещения, увеличения-уменьшения давления, нагрева и охлаждения, химического разложения и синтеза, действия 61
положительных и отрицательных электрических зарядов и т. п. Переход к использованию переменных (периодически из¬ меняющихся во времени или в пространстве) полей, напри¬ мер вибрации, акустических полей, температурных колеба¬ ний, волновкх химических процессов (автоволн концентра¬ ции и т. п.), переменных токов и электромагнитных волн, в том числе света, радиации и т. п. При этом диапазон частот переменных полей расширяется, начинают использоваться поля, связанные с собственными частотами колебаний под¬ систем и элементов системы, стоячие волны и т. п. Переход к использованию импульсных и градиентных (неравномерных в пространстве или во времени) полей, на¬ пример, взрывов, сверхбыстрого нагрева или охлаждения, электрических и (или) магнитных импульсов. Переход к совместному действию постоянных полей раз¬ ных знаков, переменных разных частот и импульсных по¬ лей с использованием системных эффектов от их совмещения. Практически большинство функций, выполняемых техни¬ ческими системами, могут быть реализованы на разных уров¬ нях строения системы, с использованием разных полей. На¬ пример, функцию скрепления деталей можно выполнить на уровне 1 (болты, гайки); на уровне 2 (застежка типа «ре¬ пейник»); на уровне 3 (с помощью капиллярных сил — пинцет для удерживания мельчайших деталей, содержащий каплю жидкости, смачивающую деталь); на уровне 4 (сое¬ динение путем пайки, сварки); на уровне 5 (химический клей); на уровне 6 (с помощью переноса ионов); на уровне 7 — при помощи магнитного притяжения. Закономерности перехода на микроуровень и применение полей широко используются в ТРИЗ в рамках вепольного анализа. Согласование-рассогласование технических систем В процессе развития технической системы на первых эта¬ пах происходит последовательное согласование системы и ее подсистем между собой и с надсистемой, заключающееся в приведении основных параметров к определенным значениям, обеспечивающим эффективное функционирование. На по¬ следующих этапах происходит рассогласование — целена¬ правленное изменение отдельных параметров, обеспечиваю¬ щее получение дополнительного полезного эффекта (сверх¬ эффекта). Конечным этапом в этом цикле развития является динамическое согласование-рассогласование, при котором 62
параметры системы изменяются управляемо (а впоследствии и самоуправляемо), так, чтобы принимать оптимальные значения в зависимости от условий работы. Согласование проявляется уже при создании системы, когда идет подбор необходимых подсистем, образующих ос¬ новную функциональную цепочку. К подсистемам, помимо требования обеспечения минимальной работоспособности, предъявляется требование совместимости друг с другом, поэтому случается, что подсистема, наилучшим образом вы¬ полняющая свою функцию вне системы, оказывается не луч¬ шей для создаваемой системы. Процесс согласования-рассогласования сопровождется повышением идеальности системы как за счет уменьшения функций расплаты, так и за счет повышения качества вы¬ полнения полезных функций. При этом часто возникает ти¬ пичное противоречие: согласование одних параметров при¬ водит к ухудшению согласования других. Примеры. Введение ферромагнитных сердечников в электрических машинах обеспечило хорошие условия для замыкания магнитных силовых линий (согласование), что позволило резко поднять мощность и коэффи¬ циент полезного действия машин. Но одновременно улучшились и условия для протекания вихревых токов, вызывающих дополнительные потери и вредный разогрев машины. Выход был найден в рассогласовании — приме¬ нении шихтованных (собранных из отдельных, электрически изолированных друг от друга листов стали) магнитных сердечников. В результате согласо¬ вание для основного магнитного потока сохранилось, а для вредных вихре¬ вых токов нарушилось. Хорошие условия прохождения магнитного потока необходимы в номи¬ нальных условиях работы, но при аварийных режимах (короткое замыг кание) приводят к появлению больших токов, способных повредить ма¬ шину. Чтобы этого избежать, прибегают к динамическому рассогласова¬ нию — введению в сердечник «участков насыщения», которые при номиналь¬ ных токах ненасыщенны и нормально проводят магнитный поток, а при аварийных токах насыщаются, их магнитное сопротивление резко воз¬ растает, нарастание тока ограничивается. В технике известны следующие виды согласования: Прямое согласование — увеличение одного параметра требует увеличения другого. Пример. Увеличение числа оборотов двигателя автомобиля требует увеличения передаточного числа коробки передач. Обратное согласование — увеличение одного параметра требует уменьшения другого. Пример. Увеличение числа оборотов двигателя требует уменьшения диаметра колес автомобиля. Однородное согласование — согласование однотипных параметров. 63
Примеры. Температуры различных участков системы; твердости взаимо¬ действующих материалов и т. п. Неоднородное согласование — согласование разнотипных параметров. Примеры. Скорость резания согласуется с твердостью и геометрией резца. Размеры объекта согласуются с частотой его действия. Внутреннее согласований — согласование параметров подсистем между собой. Пример. Подбор материала пар трения для обеспечения долговечности узлов. Внешнее согласование - согласование параметров сис¬ темы с надсистемой, внешней средой. Пример. Изменение конструкции автомобиля в зависимости от качеств дорог, на которые он рассчитан. Придание автомобилю выгодной аэроди¬ намической формы. Непосредственное согласование— согласование систем, так или иначе связанных между собой. Примеры. Электростанция и ее потребители; двигатель и приводимый им в движение объект. Условное согласование — согласование систем, непос¬ редственно не связанных друг с другом, осуществляется че¬ рез глубинные (общественные) механизмы. Пример. Связь между отдельной отраслью и уровнем техники. В 50-х годах американцы не допускали возможности запуска спутника в СССР из-за отсутствия у нас в то время ЭВМ, способных производить необхо¬ димые для этого расчеты. Правда, расчеты удалось сделать без сложных ЭВМ, создав новые математические подходы. Технические системы в своем развитии проходят сле¬ дующие этапы согласования: Принудительное согласование — в системе, в которой имеются подсистемы с разным уровнем развития, эффектив¬ ность более развитых систем снижается до уровня наименее развитых. Пример. Скорость эскадры кораблей равна скорости самого тихоход¬ ного корабля. Буферное согласование — согласование с помощью спе¬ циально вводимых согласующих звеньев (подсистем, эле¬ ментов) . Примеры. Коробка передач в автомобиле; трансформатор в электри¬ ческой сети. 64
Свернутое согласование (самосогласование) — согласо¬ вание за счет самих подсистем, обычно благодаря тому, что хотя бы одна из них может работать в динамичном режиме. Частным случаем такого самосогласования является ресур¬ сное согласование — с помощью имеющихся в системе ре¬ сурсов, чаще всего — производных. Согласованию-рассогласованию подлежат любые пара¬ метры технических систем, в том числе материалы, формы и размеры, ритмика действия, структура, энергетические, ин¬ формационные и другие потоки и т. п. Пример. Для обеспечения постоянного расстояния между свароч¬ ным электродом и металлом при подводной сварке (в том случае сварщик лишен возможности наблюдать за процессом) предложено использовать в качестве обмазки электрода вещество, плавящееся несколько медленнее, чем сам электрод. Заданное расстояние получается благодаря выступа¬ ющей за край электрода трубке из не успевшей выгореть или расплавиться обмазки, внутри которой горит дуга. Материалы Согласование 1. Выравнивание свойств материалов по всему объему: использование материалов высокой чистоты; устранение внутренних напряжений в материале. Примеры. Применение сверхчистого железа для предотвращения оки¬ сления. Отсутствие в материале примесей исключает возможность обра¬ зования микрогальванических пар, вызывающих быструю коррозию. «Отпуск» стальных изделий после закалки. 2. Использование одинаковых материалов для разных частей системы и для выполнения разных функций. Пример. Медь очень высокой чистоты во избежание загрязнения хра¬ нят в сосудах из такой же чистой меди. 3. Устранение контактных явлений. Подбор материалов для взаимодействующих частей системы таким образом, чтобы они не оказывали разрушающего действия друг на друга Примеры. Материалы, работающие в среде электролита (воды), не должны образовывать электрохимические пары; материалы, работающие в среде водорода, не должны быть подвержены водородному охрупчива¬ нию и т. п. Рассогласование 1. Дифференциация свойств материала по объему: направленное легирование материалов; использование предварительно напряженных материалов. Примеры. Изготовление интегральных схем диффузией атомов раз¬ личных примесей в чистый кремний; поверхностная закалка стали. 5 зак. № 91188 65
Недавно было обнаружено, что деревья растут таким образом, что внутренняя часть испытывает значительные сжимающие, а наружная — растягивающие усилия. Это значительно повышает сопротивление при ветровом изгибе. Так же используется и предварительно напряженный железобетон, например, в конструкции Останкинской телебашни. 2. Использование разных материалов, взаимодополняю¬ щих друг друга при выполнении функций: использование композитных материалов; введение добавок. Примеры. Использование метонов (металлобетонов); применение ин¬ гибиторов (замедлителей реакций) и катализаторов (ускорителей реакции). 3. Использование контактных явлений, то есть различия между веществами для получения полезного эффекта, в том числе различия физических свойств (твердости, коэффициен¬ тов термического расширения, контактной разности потен¬ циалов, отражательной способности, электропроводности, магнитных свойств, удельного веса, поверхностного натя¬ жения и т. д.) или химических (электрохимического потен¬ циала, химической активности и т. д.). Пример. Использование контактной разности потенциалов для полу¬ чения сигнала о соприкосновении двух веществ Динамическое согласование-рассогласование 1. Использование вместо вещества полисистемы с изме¬ няемым состоянием. Пример. Антенна Куликова представляет собой набор дисков (кату¬ шек, пуговиц), стянутых тросиком. При натяжении тросика она превра¬ щается в стержень, при расслаблении — в «кучку». 2. Использование веществ с изменяющимся агрегатным состоянием, находящихся в смешанном агрегатном состоя¬ нии (например, смесь твердого тела и жидкости), переходя¬ щих в процессе работы из одного агрегатного состояния в другое под действием управляющего поля. Примеры. При необходимости создать давление внутри полости в нее помещают кусочек сухого льда — твердой углекислоты. Применение электро- и магнитореологических жидкостей, твердеющих в соответствующем поле. 3. Использование веществ с нелинейной зависимостью параметров от полей. Примеры. Использование насыщающихся в магнитном поле ферро¬ магнитных веществ; применение полупроводников, материала с «памятью формы». 4. Использование соединений с вспомогательными веще¬ ствами, обладающими нужным свойством или создающими их, причем после того, как необходимость в нем отпадает, 66
дополнительное вещество легко убирается или исчезает само под действием поля, окружающей среды или специаль¬ ных веществ (растворителей, в простейшем случае — воды). Пример. Получение тонких слоев порошков путем разбрызгивания и последующего выпаривания растворов, содержащих нужное вещество. 5. Самосогласование материалов. Примеры. В активных химических средах происходит самопассивация (появление защитных пленок) некоторых металлов. В определенных условиях в узлах трения возникают самовосстанавли- вающиеся (сервовитные) пленки (эффект избирательного переноса). Формы и размеры Согласование 1. Придание системе формы и размеров, обеспечивающих оптимальное взаимодействие с внешней средой. Примеры. Аэродинамическая обтекаемая форма автомобилей, судов, самолетов; обеспечивающая максимальное сопротивление потоку форма парашюта. 2. Использование простых геометрических форм, легко изготавливаемых, с хорошо изученными свойствами. Пример. Использование в строительстве кубических конструкций. В частности, придание симметричной формы изделиям для улучшения взаимодействия с симметричными потоками среды (жидкости, газа) либо для упрощения изготовления. Пример. Цилиндрическая форма снаряда, ракеты. Рассогласование 1. Придание системе формы и размеров, обеспечивающих появление дополнительного полезного эффекта. Примеры. Для повышения ходовых качеств корабля на его носу вы: полняют специальное утолщение — бульб, создающий свою систему волн, которая, интерферируя с волнами, создаваемыми корпусом корабля, гасит их и тем самым снижает волновое сопротивление. Резцу придают размеры и форму, при которых возникают вибрации, способствующие обламыванию стружки при обработке изделий. 2. Использование неклассических геометрических форм, дающих новые полезные эффекты. В частности, придание асимметричной формы изделиям для получения полезного эф¬ фекта. Пример. Скошенные стабилизаторы придают ракете возможность вра¬ щения. в полете, тем самым увеличивая точность попадания в цель. 5' 67
Динамическое согласование-рассогласование 1. Изменение формы и размеров происходит под дей¬ ствием внешнего управления. Пример. Очки, сделанные из двух слоев гибкой прозрачной пластмассы, между которыми залит глицерин. Меняя давление глицерина, изменяют фокусное расстояние. 2. Самосогласование формы и размеров. Так, если име¬ ются две подвижные друг относительно друга поверхности, то оптимальной формой поверхности их взаимодействия будет та, которая получается при пх приработке. Пример. После длительных расчетов и множества опытов было до¬ казано, что оптимальной формой поверхности железнодорожного колеса является та, которая получается при начальной степени его износа. Ритмика работы Согласование 1. Настройка всех подсистем на работу в одном ритме. Пример. Работа конвейерных линий. 2. Настройка ритма работы инструмента в соответствии с частотой его собственных колебаний или собственных колеба¬ ний изделия. Пример. Для разрушения пласта угля в него через скважины зака¬ чивают воду и подают давление импульсами с частотой, соответствующей собственной частоте колебаний пласта. Рассогласование 1. Сдвиг ритма, расстройка работы подсистем. Пример. Периодическое изменение скорости конвейера снижает уста¬ лость рабочих. 2. Отстройка ритма работы частей изделия от частоты его собственных колебаний. Пример. При проектировании турбин, мостов, крыльев самолетов, зда¬ ний и т. п. всегда стараются, чтобы их резонансная частота ни при каких условиях не совпала с частотой вынужденных колебаний конструкции (со¬ впадение может вызвать разрушение). Динамическое согласование-рассогласование 1. Управление частотой системы в процессе ее работы. Примеры. В супергетеродинном радиоприемнике настройку на разные станции осуществляют изменением одновременно с частотой приемного контура частоты дополнительного генератора (гетеродина) так, чтобы разность между ними оставалась постоянной. В мощных центрифугах для исключения возможности разрушения при проходе через критическую скорость вращения заполняют водой специаль¬ ные полости; после того как опасные скорости пройдены, воду сливают. 2. Самосогласование, в том числе явление самосинхро¬ низации, заключающееся в том, что входящие в одну над- 68
систему разночастотные колебания системы, даже очень сла¬ бо связанные между собой, через некоторое время выраба¬ тывают единый ритм совместного движения. Примеры. Самосинхронизируются маятниковые часы, висящие на од¬ ной стене. Через некоторое время автоматические прессы в одном цехе начинают ударять в такт. В радиоприемных устройствах используют самонастройку за счет сла¬ бых обратных связей. Структура Согласование 1. Согласование сложности подсистем. Системы с резко отличающимся уровнем сложности плохо взаимодействуют друг с другом. Нельзя установить современную систему ЧПУ на довоенный токарный станок. Пример. При анализе работы рубильной машины было выявлено, что узел крепления ножей состоит из двух деталей, одна из которых очень слож¬ ной конструкции и трудоемка в изготовлении, а другая — простая сталь¬ ная полоска. Некоторое усложнение второй детали позволило существенно упростить первую, в результате суммарная трудоемкость резко упала. 2. Исключение промежуточных согласующих подсистем. Пример. Автомобиль можно представить как цепочку преобразовате¬ лей энергии — ископаемого топлива в тепловую энергию в цилиндре, тепло¬ вой энергии в движение поршня, прямолинейного движения поршня во вра¬ щение коленчатого вала, изменение скорости вращения коробкой передач и преобразование колесами энергии вращения в энергию движения автомо¬ биля. С появлением роторных двигателей внутреннего сгорания отпадает необходимость в промежуточном преобразовании энергии сгорания в дви¬ жение поршня, а затем коленвала. 3. Стандартизация элементарных частей систем. Исполь¬ зование одинаковых и однотипных элементарных подсистем в разных системах. Переход к модульным конструкциям. Пример. Общее стремление к стандартизации переходит от простых деталей типа крепежа к сложным блокам типа интегральных схем, на основе небольшого числа разновидностей которых могут быть построены самые различные устройства. Рассогласование — переход к системам с дифференци¬ рованными внутренними условиями. Условия б оператив¬ ной зоне стремятся стать оптимальными для проведения технологического процесса (температура, давление, газо¬ вый состав, скорость обработки информации), в то время как условия на входе и выходе системы определяются внешней средой и человеком. Пример. Для обработки сильно окисляющихся материалов создаются цехи с инертной атмосферой. 69
Динамическое согласование-рассогласование — само¬ организация структуры системы. Вопросы самоорганизации структуры систем при прохождении через систему потоков вещества или энергии подробно рассматриваются в создан¬ ной за последнее десятилетие науке — синергетике. Само¬ организация широко распространена в живой природе и только сейчас начинает применяться в технике. Примеры. Для обеспечения регулирования количества воды в боковых каналах оросительной системы при значительном изменении расхода через главный канал предложено выполнить вход в боковые каналы под углом таким образом, чтобы при определенной скорости течения в главном канале на входе в боковой создавался водоворот, воронка, ограничивающая при¬ ток жидкости. Создание безызносных пар трения за счет эффекта избирательного переноса. Потокивсистемах Функционирование технических систем проявляется в преобразовании проходящих через систему потоков вещест¬ ва, энергии, информации. При этом тоже наблюдается со¬ гласование, рассогласование, динамическое согласование- рассогласование. Согласование — выравнивание проводимости всех час¬ тей системы для потока. Пример. Согласование входных и выходных сопротивлений электри¬ ческих цепей. Рассогласование — придание разным частям системы разной проводимости. Пример. Диод пропускает электрический ток только в одном направ¬ лении. Динамическое согласование-рассогласование — измене¬ ние проводимости разных частей в зависимости от условий. Пример. Триод изменяет свою проводимость под действием управля¬ ющего сигнала. Живучесть системы Согласование—живучесть подсистем (элементов) под¬ бирается одинаковой. Пример. Создание равнопрочных конструкций, обеспечивающих мак¬ симальную длительность работы при минимальной стоимости системы. Рассогласование—искусственное введение в систему подсистем с пониженной живучестью для ее защиты. Во время аварий слабые подсистемы принимают удар на себя, а вся система остается целой. Примеры. Использование в электрических цепях предохранителей с плавкими вставками. Использование в механических устройствах срезных штифтов. 70
Динамическое согласование-рассогласование — степень живучести подсистем изменяется в зависимости от условий работы. 4 Пример. Автоматические предохранительные устройства, обеспечива¬ ющие защиту системы по разным параметрам по заданной программе. Отдельно следует остановиться на согласовании-рассо¬ гласовании процесса взаимодействия пары инструмент—из¬ делие. Создатель роторных и роторно-конвейерных линий Л. Н. Кошкин, очень много сделавший для обеспечения Со¬ ветской Армии патронами во время Великой Отечественной войны, разработал классификацию инструмента, на базе характера его взаимодействия с изделием (Прейс В. В. Тех¬ нологические роторные машины: вчера, сегодня, завтра. М.: Машиностроение, 1986). Класс 1. Инструмент действует на изделие в точке. Для такого взаимодействия характерна сложная кинематика, автоматизация затруднена. Примеры. Обтачивание простым резцом. Шитье иголкой. Написание текста от руки. Контроль с помощью индикатора. Окрашивание кистью (полисистема точек). Класс 2. Инструмент действует на изделие по линии. Кине¬ матика становится существенно проще, как правило, отпа¬ дает необходимость точного контроля положения изделия. Примеры. Точение фасонным резцом. Протяжка шлицев. Волочение про¬ волоки. Печатание на ротаторе. Контроль поверхностей по лекалу кали¬ брами-пробками. Окраска валиком. Класс 3. Инструмент взаимодействует с изделием всей своей рабочей поверхностью. Кинематика самая простая — прямолинейное движение инструмента. Примеры. Объемная штамповка. Прессовка из пластмассы. Литье. Пе¬ чатание с плоских типографских матриц. Класс 4. Объемное взаимодействие инструмента (обра¬ батывающей среды) с изделием. Примеры. Различные виды химической обработки. Термообработка. Выращивание кристаллов. Получение дроби капельным способом. Другая классификация разработана Л. Н. Кошкиным на базе соотношения транспортного и технологического рабо¬ чих движений. Класс 1. Несовмещение транспортного и технологического движений. Транспортное и технологическое движения чере¬ дуются. Такой порядок работы характерен для большинства существующих станков. Класс 2. Технологическое движение совмещается с тран¬ спортным. Скорость одного движения равна скорости друго¬ 71
го. В такой системе есть преимущества (нет нерабочих пауз), но есть и недостатки (скорость транспортировки ограничи¬ ваемся скоростью обработки). Примеры. Бесцентрово-шлифовальные станки. Прокатка. Станки для накатки монет. Волочение. Класс 3. Совмещение технологического и транспортно¬ го движений с обеспечением независимости скоростей, что достигается за счет перемещения не только изделия, но и инструмента (совместное движение детали с обрабатываю¬ щим инструментом). Пример. Роторные машины. Класс 4. Технология обработки не зависит от транспорт¬ ного движения. Примеры. Печь для термообработки. Установки для нанесения покры¬ тий. История развития показывает, что по обеим линиям раз¬ витие идет в направлении от первого класса к третьему—чет¬ вертому и является процессом согласования-рассогласова¬ ния между инструментом и изделием, между транспортным и технологическим движениями. Обычно согласование между изделием и инструментом осуществляется за счет изменения инструмента, так как из¬ делие — конечный продукт, который, как правило, заранее задан. Но в некоторых случаях, особенно на стадии проекти¬ рования нового изделия, его можно сделать согласованным, то есть удобным для обработки, обнаружения. Такое дей¬ ствие по отношению к изделию можно назвать повышением его отзывчивости на воздействие, которое осуществляется: созданием изделий, пригодных для обработки определен¬ ным инструментом (обеспечение их технологичности); Пример. Замена трудоемких в изготовлении колес велосипедного типа на колеса в виде сплошного диска. введением в изделие веществ, полей, обеспечивающих впоследствии хорошее взаимодействие изделия с инструмен¬ том; Пример. В различные партии нефти вводят особые добавки, позволя¬ ющие опознать разлившуюся нефть. предварительным частичным воздействием на изделие; Примеры. Нанесение концентраторов напряжений перед ломкой сталь¬ ного проката на части. Предварительное растяжение термоусаживаемых пластиков. приведением изделия в состояние, удобное для обработки. Примеры. Обработка металлу в состоянии сверхпластич'ности. Обработка высокоактивного натрия в замороженном состоянии. 72
Приведенные выше виды согласования-рассогласования, как правило, не могут рассматриваться изолированно друг от друга. Развитие — единый процесс, в котором одновременно может идти согласование форм, размеров, ритмики действия, живучести изделия с инструментом и т. д. Особенности совместного действия законов развития технических систем Выделение отдельных законов развития технических систем является грубым упрощением. На самом деле они дей¬ ствуют в совокупности, обеспечивая эффективное, всесторон¬ нее развитие системы. Следствия одного закона нередко тес¬ но переплетаются со следствиями другого, часто речь идет об одной и той же закономерности, рассмотренной с разных сторон. Для практического использования законов развития технических систем удобно представить их в виде отдельных «линий» развития, каждая из которых характеризует одну конкретную, внутренне непротиворечивую закономерность (приложение 14). В виде таких линий развития могут быть отражены и закономерности, место которых в системе законов пока не определено, или закономерности, которые трудно от¬ нести к тому или иному закону, так как в них суммируется действие разных законов развития. В качестве примера рассмотрим линию развития в направ¬ лении повышения степени дробления элементов техничес¬ кой системы, объединяющую действие законов перехода на микроуровень и к использованию полей, повышения динамич¬ ности, развертывания (приложение 14, п. 8). Общее направление развития по линии дробления — ослабленйе связей между частями объекта, вплоть до превра¬ щения каждой части в самостоятельную систему: 1. Появление в сплошном объекте частичных внутренних перегородок. Примеры. Внутренние перегородки, несущие стены в жилищах, пере¬ борки на судах. Гаситель качки для судов, включающий разделенную на две части цистерну с отверстием в переборке, через которое перетекает вода. 2. Перегородки становятся полными, в дальнейшем число их увеличивается. Примеры. Водонепроницаемые переборки на судах для обеспечения не¬ потопляемости. Заполнение бензобаков сотовым или ячеистым /наполнителем, обеспе¬ чивающим невозгорание горючего. 3. Частичное отделение образовавшихся отсеков, связан¬ ных жестко или шарнирно; на следующем этапе увеличение 73
числа шарнирных связей,>далее переход к эластичным связям. Примеры. Хвостовая трансмиссия вертолета, состоящая из нескольких валов, соединенных между собой при помощи шлицевых муфт, играющих роль шарниров, то есть обеспечивающих возможность некоторого взаимно¬ го перекоса и осевого смещения отдельных участков длинного вала. Использование в современных вертолетах в механизме крепления ло¬ пастей торсиона — гибкого элемента, набранного из большого количества тонких проволочек, что обеспечило возможность восприятия огромных цен¬ тробежных нагрузок, сохраняя необходимую податливость на кручение. 4. Создание конструкций типа штанги: соединение частей сначала жесткими, затем гибкими связями; увеличение дли¬ ны связей. Примеры. Катамаран, корпуса которого соединены жестким стержнем; катамаран с изменяемым расстоянием между корпусами. Спутниковые тросовые системы для создания искусственной гравитации при вращении связанных частей вокруг центра масс. 5. Переход к связям за счет полей. Примеры. Электромагнитный кран. Использование акустических стоячих волн для разделения смесей по фракциям. 6. Создание структурной связи (одна часть свободно пе¬ ремещается внутри другой). Примеры. Гаситель колебаний для крюка подъемного крана, состоящий из пустого ящика, закрепленного над крюком, внутри которого свободно перекатывается чугунный шар. Пузырек воздуха, свободно перемещающийся внутри трубки с жид¬ костью в приборе для измерения горизонтальности (уровень). 7. Создание челночных связей (периодически возникаю¬ щих), вещественных или полевых. Пример. В высоковольтных генераторах заряд передается на электрод, связанный с накопителем падающими каплями воды. Это исключает воз¬ можность обратного разряда. 8. Введение информационной (программной) связи (ра¬ бота объектов по заранее согласованной программе в отсут¬ ствие материальной связи, возможно, с периодической синх¬ ронизацией со стороны). Пример. Работа ЭВМ в режиме параллельных вычислений. 9. Переход к нулевой связи — полной независимости ра¬ нее связанных друг с другом систем. Примеры. Блочная модель ЭВМ, выбираемая из независимо создан¬ ных подсистем по выбору потребителя. Переход от печати с резных досок к набору текста из отдельных букв. Работа по выявлению линий развития продолжается. Не¬ обходимо отметить, что помимо линий общетехнического ха¬ рактера выявляются и линии в отдельных областях, отраслях техники, для отдельных типов машин и технологических 74
процессов. В качестве примера можно привести линии разви¬ тия процессов сжигания, характерные для химических и металлургических технологий (приложение 14, п. 9). Совместное действие различных линий развития, в том числе и пока еще не выявленных, определяет общий уровень развития техники в данный период. При изучении истории развития техники в первую очередь бросается в глаза кажущаяся случайность появления того или иного изобретения, в связи с чем до сих пор бытует пред¬ ставление о случайности всего процесса развития техники. На самом деле существует диалектическая связь между случайным и необходимым, закономерным. Случайность, например, проявляется в том, кто именно изобрел телефон: А. Г. Белл или Э. Грей, подавший заявку в патентное ведом¬ ство несколькими часами позже. А закономерность — в том, что развитие электротехники к тому времени достигло такого уровня, при котором появление телефона стало неизбежным. Конечно, известны случаи преждевременного появле¬ ния изобретений (работы Леонардо да Винчи) и, наоборот, запаздывания (телескоп Максутова). Общее развитие науки и техники можно условно представить как наступле¬ ние единого фронта: где-то оно приостанавливается, где-то вырывается вперед. Но главное — отставшие части рано или поздно подтянутся, так как их опаздывание начнет тормозить общее движение вперед и на помощь им будет брошено под¬ крепление. Законы развития технических систем выявлены на основе анализа уже существующих систем. Тем не менее они имеют прогностическую силу, позволяя на их базе создавать тех¬ нику завтрашнего дня. Происходит это благодаря тому, что они получены сведением воедино прогрессивных тенденций развития разнообразных систем. Например, строительство отстает от самолетостроения и космической техники в облас¬ ти использования легких и прочных материалов, но сущест¬ венно опережает их в применении композитов, давно извест¬ ных в строительстве (железобетон) и только совсем недавно появившихся в самолетостроении. Использование же предва¬ рительно напряженных композитов или композитов с изме¬ няющейся в процессе эксплуатации степенью напряжения материала (в теле Останкинской телебашни проложены стальные канаты, натяжение которых можно изменять) почти нигде, кроме строительства, пока не освоено. Следователь¬ но, тенденция использования особых композитных материа¬ лов в самолетостроении — прогрессивная, завтрашняя тенденция. А законы представляют собой комплекс таких наиболее эффективных тенденций из разных отраслей. 75
Действие законов развития технических систем можно проследить, например, на разных этапах истории развития металлорежущих станков. В самых первых станках все ос¬ новные движения выполнялись за счет самого человека — он вращал деталь, держал в руках и перемещал резец. Паровая машина приняла на себя функции двигателя (ис¬ точника энергии), а в первом десятилетии XIX века Генри Модели изобрел поворотный механический суппорт, с появ¬ лением которого, собственно, и началось современное станко¬ строение. «Это механическое приспособление заменило не какое-либо особенное орудие, а самую человеческую ру¬ ку...»,— писал К. Маркс (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., 2-е изд., т. 23, с. 396). Следующим этапом вытеснения человека было появление станков-автоматов, управляющихся всякого рода механическими устройствами. А в наше время имеются станки с программным управлением, связанные с ЭВМ, ко¬ торая по чертежу сама (без участия человека) разрабатывает программу и ведет изготовление детали. Все развитие станков идет в направлении повышения иде¬ альности. Сегодняшний станок имеет гораздо меньший отно¬ сительный вес и большие возможности, чем аналогичный станок даже конца 60-х годов. Наглядно проявляется и по¬ вышение динамичности и управляемости. Созданы станки, которые сами, благодаря системе обратной связи, в процессе работы настраиваются на оптимальный режим. Для успеш¬ ной работы станков в максимальной степени проведено со¬ гласование материалов, формы и размеров детали, ритмики работы и параметров отдельных подсистем. Появляются и конструкции, работающие в режиме рассогласования, напри¬ мер станки для поперечно-винтового точения. Переход в надсистему в металлообработке первоначаль¬ но проявлялся в увеличении количества инструментов на одном станке и совмещении во времени действия различных инструментов на револьверных станках и токарных автома¬ тах. На следующих этапах развития появились надсистемы, состоящие из нескольких станков — автоматические поточ¬ ные линии, в которых объединились станки-конкуренты — токарные, фрезерные, шлифовальные (развертывание). В дальнейшем появились обрабатывающие центры, в которых неразделимо соединено множество разных станков. Появи¬ лись станки, в которых соединены вместе антагонистические системы, имеющие противоположные функции, например, осуществляющие наплавку деталей сварочным аппаратом и немедленно, по не успевшему затвердеть металлу,— токар¬ ную обработку (свертывание). Используются в металлообработке переход на микроуро¬ 76
вень и различнее поля. Обработка иглофрезами, абразив¬ ная обработка, электрохимические, электроэрозионные, плазменные методы находят все более широкое применение. Появление этих способов заставляет активнее развивать традиционные системы, переходить к использованию новых средств повышения точности, эффективности, связанных с применением полей (вибрационное резание), динамичнос¬ ти (вращающиеся чашечные резцы), новых материалов — твердых сплавов, алмаза и эльбора в режущем и меритель¬ ном инструменте. Появились и системы, в которых совме¬ щаются разные принципы — мощная плазменная струя под¬ резает слой металла толщиной до 10 см, идущий вслед за плазменной головкой клин отгибает срезаемый слой метал¬ ла, а связанная с ним фреза выравнивает еще горячий ме¬ талл. По производительности с таким станком не может сравниться ни один из существующих. Взаимное действие законов развития техники — сложный процесс. Требования разных законов нередко противоречат друг другу. Противоречия возникают и в тех случаях, когда на развитие системы накладывает ограничения надсистема, в которую она входит. При этом разрешить противоречия позволяет «люфт согласования»— нечувствительность над¬ системы к некоторому несогласованию системы с ней. Пример. Эволюция резцов, заключавшаяся в использовании все, более твердых и износостойких материалов (углеродистая сталь, вольфрамо¬ вая «быстрорежущая» сталь, твердые сплавы, металлокерамика), почти не сказывалась на развитии токарных станков до определенного момента. А эльборовые и алмазные резцы уже потребовали изменений в конструкции станка, обеспечивающих соответствующие скорости подачи и резания, сни¬ жения уровня вибраций, механизации вспомогательных процессов. Еще более серьезной реконструкции станков потребовали вращающиеся диско¬ вые и чашечные резцы, а применение плазменно-механической технологии почти полностью меняет станок. В зоне «люфта согласования» система может развиваться по своим законам, но границы этого люфта устанавливаются надсистемой. Масштаб последствий изменения системы на каком-либо уровне, как правило, сокращается по мере удаления этого уровня. Но иногда возможно резкое проявление этого изме¬ нения на более высоких ступенях иерархии. Пример. Электронное зажигание в автомобиле полностью меняет под¬ систему «зажигание», значительно меньше двигатель и почти не сказы¬ вается на самом автомобиле. Вместе с тем оно снижает вредность выхлопа и, следовательно, благотворно отражается на надсистеме высокого уровня — окружающей среде. Появление последствий изменений на высоких уровнях обычно запланировано, поскольку изменения в системе или 77
ее подсистемах происходят под влиянием претензий с этих уровней. Изменение, проведенное для снятия претензии над¬ системы на относительно низком системном уровне и слабо влияющее на несколько последующих уровней, наиболее сильно сказывается именно на том уровне, от которого шла претензия. Проявление последствий изменений на высоком системном уровне бывает и неожиданным, а то и вредным. Пример. Сегодня существует мнение, что широкое применение аэро¬ зольных баллончиков с фреоном чревато разрушением озонного экрана Земли, то есть угрожает жизни на Земле. Законы развития технических систем являются объектив¬ ными законами, но имеют статистический, вероятностный характер, как и все законы, связанные с развитием систем высокой сложности. Поэтому всегда можно отыскать приме¬ ры единичного нарушения того или иного закона. Наиболее часто такие нарушения связаны с тем, что сильная надсисте- ма заставляет подчиненную ей систему нарушить закон. Пример. Во всей истории кораблестроения отмечается тенденция — уменьшение отношения ширины корабля к его длине, соответствующая закону повышения идеальности. Корабли становятся длиннее и уже, что позволяет с меньшим расходом энергии добиться высокой скорости. Однако в начале 70-х годов-прошлого века в России была начата постройка круг¬ лых броненосцев по проекту выдающегося кораблестроителя вице-адмира¬ ла А. А. Попова. Правда, было построено всего 2 таких корабля. Объясня¬ ется такое отклонение от законов развития техники действием социальных законов, политики. После поражения России в Крымской войне в 1856 году по мирному договору, гарантом которого была Франция, Россия не имела права держать на Черном море корабли большого размера. А для защиты портов с моря требовались крупные корабли, на которые можно было установить тяжелые, обладающие мощной отдачей крупнокалиберные пуш¬ ки. Создание круглых кораблей блестяще разрешило это противоречие. Но после проигрыша Франции в войне с Пруссией в 1871 г. стеснительные условия договора были отменены, и все стало развиваться по законам раз¬ вития техники — началось строительство кораблей нормальной длины. Часто нарушения в развитии отдельных систем бывают оправданны, так как обеспечивают более высокие темпы раз¬ вития надсистемы. Но в ряде случаев такие нарушения ока¬ зывались ошибочными, приводили к замедлению развития. Изучение истории развития техники показывает, что закономерны не только описанные выше тенденции развития, но и определенные, систематически повторяющиеся ошибки, допускаемые теми, кто создает новую технику. Законы раз¬ вития объективны, но реализуются человеком, который ис¬ пользует метод проб и ошибок, а ошибки не всегда выявля¬ ются на стадии продумывания идеи, и, будучи воплощенны¬ ми «в металле», могут затормозить развитие, временно на¬ править его по неверному, неперспективному пути. Эти ошиб¬ 78
ки всегда потом исправляются, но упущено время, впустую затрачены средства. В математике существует понятие «точка бифуркации»— точка ветвления функции, в которой достаточно бесконечно малого воздействия, чтобы направить дальнейший ход собы¬ тий по той или иной траектории. Такими точками, наиболее «чувствительными» к ошибкам, по сути, являются точки пере¬ гиба на 5-кривой. Неверно выбранные именно в эти моменты решения приносят наибольший ущерб. Вероятность ошибоч¬ ных решений тем выше, чем слабее представляет себе чело¬ век закономерный ход развития техники. Знание типовых ошибок (приложение 16) должно быть обязательным для любого специалиста, так как позволяет свести их количество к минимуму. Закономерности как основа интуиции Утверждение о том, что до появления ТРИЗ решение изобретательских задач осуществлялось исключительно ме¬ тодом проб и ошибок, нередко вызывает возражения: а как же знаменитые изобретатели, ученые — неужели они тоже поль¬ зовались только перебором вариантов? Но тогда невозмож¬ но объяснить, как им удалось сделать множество изобрете¬ ний высокого творческого уровня. Нет, у них работает не перебор, а интуиция! Энциклопедический словарь определяет интуицию как «...способность постижения истины путем непосредственного ее усмотрения без обоснования с помощью доказательства» (Советский энциклопедический словарь. М.: Советская эн¬ циклопедия, 1989). Безусловно, невозможно отрицать ее су¬ ществование как некоторого априорного знания, навыка, позволяющего в некоторых случаях найти решения без пере¬ бора вариантов, как бы в результате «осенения». О выдающемся советском авиаконструкторе А. Н. Тупо¬ леве рассказывали, что он, посмотрев на чужой самолет, сра¬ зу сказал, где тот сломается. А кораблестроитель академик А. Н. Крылов, взглянув на модель парохода, не добиравшего расчетной скорости, предложил немного укоротить винт. Оба оказались правы. А. Н. Крылов (Мои воспоминания. Л.: Судостроение, 1979) рассказывает об одном из своих учителей, самоучке П. А. Титове: «...Не раз Петр Акиндинович говаривал мне: — Ну-ка, мичман, давай считать какую-нибудь стрелу или шлюп-балку. По окончании расчета он открывал ящик своего письмен¬ ного стола, вынимал эскиз и говорил: 79
— Да, мичман, твои формулы верные: видишь, я размеры назначил на глаз — сходятся...» Как же им удавалось угадывать результат на глазок, без необходимых расчетов? Известно множество попыток объяснить природу интуи¬ ции, вплоть до мистических «божественного откровения» и «подсказок» инопланетного разума. Не вдаваясь в детали психологических механизмов интуиции (слабо изученная об¬ ласть), можно утверждать, что интуиция — это полученное в результате большого опыта неосознанное и не выраженное на вербальном (словесном) уровне понимание объективно существующих закономерностей. Ведь там, где нет законо¬ мерностей (например, игра в рулетку), не существует и ин¬ туиции. Интересно, что интуитивное познание закономерностей — процесс, свойственный не только человеку. Условный рефлекс животного также является результатом установления и ис¬ пользования закономерности между появлением сигнала и пищи, например. «Ощущение» горного козла, на какой ка¬ мень можно прыгнуть, а какой может подвести, оказаться неустойчивым, весьма близко к интуитивному чувству чело¬ века, что балка под нагрузкой может сломаться... * В самом начале жизни человека интуитивный способ по¬ знания закономерностей окружающего мира — практически единственный и очень сильный инструмент. Без помощи взрослых ребенок догадывается и связях, существующих между произносимыми словами и предметами, самостоятель¬ но проводит обобщения (мы очень часто одними и теми же словами называем с виду очень разные предметы, например стол — обеденный, письменный, журнальный...). Такую сложную творческую работу ребенок проводит по каждому слову, явлению. Именно в этом возрасте у него максимально работает аппарат выявления закономерностей, связей. Но после овладения началами языка ребенку гораздо проще получить информацию о связях и понятиях у взрослых, чем догадываться, обобщать самому. В результате эффективный аппарат за ненадобностью ослабляется, почти атрофируется. Очень немногим все же удается его сохранить, и именно их окружающие воспринимают как гениев интуиции. Вырабаты¬ вается интуиция практическим опытом анализа причин яв¬ лений, сопоставлением нового знания с известным и т. д. Несмотря на высокую эффективность, интуитивное зна¬ ние закономерностей во многом уступает знанию, выражен¬ ному в словесных формулировках: его нельзя передать дру¬ гому, оно не всегда одинаково успешно «срабатывает». Фор¬ мирование интуиции идет методом проб и ошибок, поэтому 80
возможно возникновение ложной интуиции на основе случай¬ ного совпадения тех или иных фактов. К ложному интуитив¬ ному знанию можно отнести предрассудки, в том числе на¬ циональные, расовые. Очень часто интуитивное знание зако¬ номерностей, основанное на встречающихся банальных ре¬ шениях, на житейском здравом смысле и опыте, становится базой психологической инерции, стереотипов. Таким обра¬ зом, интуиция в чистом виде является результатом использо¬ вания метода проб и ошибок и формой его проявления. История цивилизации показывает, что в различных об¬ ластях человеческой деятельности интуиция последователь¬ но вытесняется формулировками закономерностей, то есть переходом к науке. Интуитивные оценки «сломается балка или не сломается?», «здоров ли человек, судя по цвету лица или виду крови?» сменяются расчетными методиками, изме¬ рением давления и анализами, дающими четкий ответ. Такое вытеснение наблюдается и в области изобретательства. От¬ дельные приемы, закономерности в поиске решений изобре¬ тательских задач выдающиеся ученые, изобретатели нахо¬ дили и до создания ТРИЗ. О принципе, используемом конструктором советских тан¬ ков А. А. Морозовым, очень близком к пониманию идеальной машины в ТРИЗ (машины нет, а ее функции выполняются), речь шла выше. Аналогичные принципы работы встречаются и у американских инженеров. Вот как пишет об этом лауреат Ленинской премии Н. Н. Смеляков (Деловая Америка: за¬ писки инженера. М.: Политиздат, 1970): «Американские конструкторы стараются, и небезуспешно, делать машины из меньшего количества деталей и узлов. При этом они руко¬ водствуются простейшим соображением: не изнашиваются только те детали, которые отсутствуют в машине»... «Просто¬ та! Это, пожалуй, наиболее характерная черта американской инженернойк мысли. Американскую конструкцию машины, мотора, одежды можно отличить среди многих других... Прежде всего простота изготовления, позволяющая поста¬ вить массовое или крупносерийное производство на кон¬ вейере; простота налаживания, несложность и надежность эксплуатации, позволяющая свободно пользоваться машиной или приспособлением; простота разборки и сборки, упро¬ щающая и облегчающая процессы монтажа и ремонта... Характерно для американских инженеров и конструкторов не раз слышанное мною выражение: «Он недостаточно умен, чтобы делать простые вещи». Очень неплохая мысль: просто¬ та конструкции - мерило ума ее создателя! А рабочие приемы выдающегося советского авиакон¬ структора Р. Л. Бартини предусматривают выявление и раз¬ 6 зак № 91188 81
решение противоречий, что является сегодня основой алго¬ ритма решения изобретательских задач - главного ин¬ струмента ТРИЗ. «При решении поставленной задачи необходимо устано¬ вить сколь возможно более компактную фактор-группу сильной связи, определить факторы, которые играют ре¬ шающую роль в рассматриваемом вопросе, отделив все второстепенные элементы. После этого надо сформулировать наиболее контрастное противоречие ИЛИ-ИЛИ, противо¬ положность, исключающую решение задачи... Решение за¬ дачи надо искать в логической композиции тождества про¬ тивоположностей ... И-И» (Чутко И. Э. Мост через время. М.: Политиздат, 1989). В этой, хотя и несколько сложной по выражению мысли хорошо виден принцип работы Бартини, включающий от¬ брасывание сначала всего лишнего, выявление мешающих развитию противоречий (ИЛИ-ИЛИ) и поиск путей их разрешения (И-И). О крупнейшем изобретателе, специалисте в области те¬ левизионной техники Г. В. Брауде рассказывает его кол¬ лега А. Родин (Перед Новым годом. Записки инженера.- Знамя, 1986, № 9): «Изобретатель, любят повторять,- талант, творческая личность, его осеняет и озаряет, какая, казалось бы, здесь может быть система, методология? Но у Брауде, полагаю, именно метод. Если, допустим, какое-то явление мешает, вредит, не дает реализовать техническую задачу, а все по¬ пытки устранить это явление, свести его к минимуму не удаются, Брауде решает: «Раз так, давайте не тратить си¬ лу на борьбу с этим осложнением, а попытаемся исполь¬ зовать его для дела». В приведенных выше и многих других случаях осозна¬ ние даже небольшой, отдельной закономерности на уровне приема, правила, резко повышала эффективность решения проблем. Фактически ТРИЗ является обобщением заклю¬ ченного в патентном фонде опыта всей массы изобрета¬ телей, обработанным до состояния, в котором он может быть использован любым человеком. Сегодня все еще неизвестно, как обучать интуиции, а обучать ТРИЗ, целенаправленному использованию закономерностей развития, можно. Наблюдения за работой специалистов, прошедших обуче¬ ние ТРИЗ и систематически использующих ее для решения задач, а также самонаблюдения преподавателей и разра¬ ботчиков ТРИЗ показали, что в конечном итоге на базе ТРИЗ формируется «новая интуиция» - закономерности и инструменты ТРИЗ переходят в подсознание, благодаря 82
им появляются новые невербальные представления, осно¬ ванные на объективных, статистически достоверных законо¬ мерностях, помогающие решать проблемы, для которых правила решения еще не оформлены словесно. Так, неко¬ торым специалистам по ТРИЗ удалось решить с ее помощью ряд научных задач, хотя правила их решения были сформули¬ рованы значительно позднее. Законы развития технических систем, как уже было ска¬ зано, образуют теоретическую базу ТРИЗ. Их изучение направлено на формирование диалектического мышления, они могут использоваться для прогнозирования развития технических систем, а также для решения изобретательских задач. Однако для этой цели они не очень удрбны - слиш¬ ком обобщены и громоздки. Непосредственно для решения изобретательских задач в ТРИЗ имеются свой инструмен¬ тарий и информационные фонды.
Инструменты с информацрмньй фонд ТРИЗ Типовые приемы устранения технических противоречий С начала XX века неоднократно публиковались раз¬ личные списки изобретательских приемов. Причем каждый автор приводил те из них, которые казались ему наиболее сильными. В результате рядом оказывались приемы, отно¬ сящиеся к техническим системам (например, «дробление») и к действиям решающего задачу человека (например, использование аналогии). Однако такого рода списки не нашли сколько-нибудь заметного применения. Научно обоснованный поиск приемов решения изобре¬ тательских задач начался лишь в 50- 60-х годах в рамках ТРИЗ. На основе анализа больших массивов патентной ин¬ формации (свыше 40 тысяч изобретений, в основном не ниже второго уровня) удалось выделить действительно лишь сильные приемы, которые эффективно срабатывали не менее чем в 80- 100 изобретениях. Так было выявлено 40 типовых приемов (приложение 1). Для организации, их использования была разработана спе¬ циальная таблица, в которой по вертикали располагаются характеристики технических систем, которые по условиям задачи необходимо улучшить,1 а по горизонтали - характе¬ ристики, которые при этом недопустимо ухудшаются (при¬ ложение 2). Допустим, нам необходимо что-то улучшить в нашей системе. Выбираем один из известных методов (средств), способных это сделать. Если улучшение дости¬ гается без вредных последствий, то проблема решена, изо¬ бретательская задача отсутствует. Если же использование известных методов или средств приводит к какому-либо вредному эффекту (ухудшению другой характеристики), то обращаемся к таблице. На пересечении граф и колонок с наименованиями улучшаемой и ухудшаемой характеристик находим номера приемов, позволяющих с наибольшей вероятностью устранить возникшее техническое противо¬ 85
речие. Таблица охватывает около полутора тысяч наиболее часто встречающихся в изобретательской практике техни¬ ческих противоречий. Список приемов в современном варианте возник не сразу. Приемы занимали в нем порядковые места по мере их выявления. Сегодня очевидно, что они неоднородны по своему характеру и образуют четыре группы: одиночные (например, «дробление», принцип «местного качества» и т. д.); комбинационные, то есть включающие в себя пару при¬ ем- антиприем (принцип частичного или избыточного дейст¬ вия, принцип отброса и регенерации частей и т. д.); использующие некоторые физические эффекты (тепло¬ вое расширение, фазовые переходы и т. д.); использующие некоторые вещества (сильные окислители и т. д.). Некоторые одиночные приемы тоже используются парами по принципу прием- антиприем (например, приемы «дробле¬ ние» и «объединение»). Противоречия двойственны (содержат два конфликту¬ ющих требования), и потому неудивительно, что в сочета¬ ниях приемов, устраняющих противоречия, эта двойствен¬ ность проявляется. Пример. Предложен звукопровод, состоящий из пучков отдельных воло¬ кон. Здесь ясно видны два приема: «дробление» и «объединение» (сплошной стержень разделен на волокна, а волокна объединены в пучок). Две операции придали системе новое качество — возможность передачи информации о зву¬ ковых полях сложной конфигурации. Чем труднее задача, тем, как правило, сложнее сочета¬ ние необходимых для ее решения приемов. Пример.* Для очистки от немагнитной пыли поток горячих газов пропу¬ скали через «пакет» из многих слоев металлической ткани. Недостаток систе¬ мы: фильтр быстро забивался пылью, очистка фильтра требовала много вре¬ мени и труда. Была предложена совершенно новая система — фильтр, пред¬ ставляющий собой пористую структуру из ферромагнитных крупинок, удер¬ живаемых магнитным полем. Здесь отчетливо видны, как минимум, четыре приема: «дробление» (крупинки вместо пакета ткани); «объединение» (кру¬ пинки собраны в единую пористую структуру); «динамичность» (размеры пор можно изменять); использование магнитного поля (крупинки удержи¬ ваются в «пакете» не механически, а магнитными силами). Рассмотрим использование приемов разрешения тех¬ нических противоречий при решении конкретной задачи. Задача 2. Добычу руды в некоторых шахтах ведут сле¬ дующим образом: проходят сначала самый нижний уровень, укладывают там железнодорожные пути. Потом начинают разрабатывать более высокие уровни, а для транспорти¬ 86
ровки руды делают специальные колодцы (рудоспуски), по которым ее сбрасывают на нижний уровень, откуда вывозят. Рудоспуски могут быть глубиной в несколько сотен и диаметром в несколько метров. Руду к ним подгребают бульдозерами, в результате в, них попадают бревна, доски от шахтного крепежа и т. д. Иногда посторонние предметы застревают в рудоспуске, и он забивается (забутовывается). Узнают об этом только тогда, когда завал дойдет до начала рудоспуска. Как теперь его прочистить (разбутовать)? Ра¬ ньше это делали с огромным риском для жизни: доброволец влезал в колодец и устанавливал там длинный шест с взрыв¬ чаткой (поближе к месту завала). За рубежом для такой работы предложили приспособить робота, доставляющего взрывчатку наверх, либо ракету со сложной системой наве¬ дения, чтобы она попадала не в стенку колодца, а в завал. Но все это сложно и дорого. Как быть? Решать эту задачу можно, просматривая по порядку спи¬ сок приемов и пробуя их применить для данного случая. Но лучше воспользоваться таблицей. Что нужно улучшить? Удобство эксплуатации (строка 33 в таблице). Что при этом недопустимо ухудшается? Возрастает сложность (графа 36). Возможна и другая фор¬ мулировка: попытка уменьшить сложность предлагаемых решений (строка 36) приводит к ухудшению удобства эксплуатации (графа 33). На пересечении указанных строк и граф выписываем приемы: 32, 25, 12, 17 и 27, 9, 26, 24. Рассмотрим каждый из них. Прием 32 - принцип изменения окраски - не подходит. Прием 25 - принцип «самообслуживания». Он подска¬ зывает, что взрывчатка должна сама подниматься наверх. Но как? Прием 12 - принцип эквипотенциальности. Не поднимать, не опускать - взорвать внизу? Но взрывная волна не дойдет до завала. Может быть, направить взрыв вверх, как куму¬ лятивный? Прием 17 - принцип перехода в другое измерение. Пода¬ вать взрывчатку через боковую шахту? Сложно. Прием 27 - принцип дешевой недолговечности вместо дорогой долговечности. Использовать дешевое устройство одноразового пользования, которое бы доставляло взрыв¬ чатку наверх? Вместо ракеты что-то существенно более дешевое. Может быть, воздушный шарик? Прием 9 - принцип предварительного антидействия не подходит. Прием 26 - принцип копирования - не подходит. Прием 24 - принцип посредника. Можно использовать Э 87
какой-то предмет - посредник, переносящий взрывчатку или передающий энергию взрыва к завалу. Комбинация подсказок приемов 25, 27 и 24 дает две идеи: поднимать взрывчатку с помощью воздушного шарика; заполнять шахту легким взрывчатым газом - водородом. Смешиваясь с воздухом, он создаст гремучую смесь. Необходимо отметить, что приемы готовых решений обы¬ чно не дают (разве что среди примеров, поясняющих их, окажется решение аналогичной задачи). Это наводящие вопросы, подталкивающие поиск в перспективном направле¬ нии. Поэтому работать с ними нужно без спешки, не упуская возможности по-разному сформулировать исходное техни¬ ческое противоречие и, следовательно, выйти на другие на¬ боры приемов. Список приемов с таблицей - один из самых ранних инструментов ТРИЗ, и одно время представлялось, что дальнейшее развитие теории пойдет по пути увеличения количества приемов и уточнения таблицы их применения. Выяснилось, однако, что трудные задачи решаются при¬ менением сочетаний приемов или сочетаний приемов с физ- эффектами. Поэтому в дальнейшем внимание было сосре¬ доточено на изучении сложных комплексных приемов - возникла система стандартов, фонд физических и других эффектов и явлений для изобретателей, алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). Но и сегодня приемы явля¬ ются азбукой изобретателя, оставаясь достаточно эффектив¬ ным инструментом. Вепольный анализ Одним из самых эффективных методов познания явля¬ ется моделирование, то есть замена реальных систем моде¬ лями (идеализированными системами). Операции, которые сложно или невозможно провести с реальными системами, проводят с моделями, а полученные результаты распростра¬ няются с соблюдением условий подобия на реальные систе-* мы. Отражая правильно одни качества объекта, модель может не иметь других его качеств: так, масштабная модель в точности повторяет внешний вид самолета, но летать не в состоянии. Модель может быть совершенно не похожей на объект, например математическая модель, представля¬ ющая собой систему уравнений, решение которых дает ин¬ формацию об особенностях поведения моделируемого объ¬ екта. Общая последовательность работы с моделями одина¬ кова для самых разных объектов; создается модель той 88
или иной физической природы, в которой отражаются нужные свойства объекта, далее с нею проводят необходимые пре¬ образования, исследования, после чего полученные резуль¬ таты переносят на объект моделирования. В теории решения изобретательских задач для поиска новых технических решений используются различные мо¬ дели, отражающие основные свойства и закономерности развития технических систем. В частности, построением, ис¬ следованием и преобразованием структурных моделей занимается раздел ТРИЗ, получивший название вепольный анализ (ВЕПОЛЬ от слов ВЕщество и ПОЛе). Задача 3. Для сбора разлившейся нефти на поверхность нефтяного пятна высыпают пористые гранулы, впитывающие нефть. Но как потом собрать гранулы? Рассмотрим предварительно несколько изобретений. Для обработки (овализации) зерен абразива предло¬ жено смешивать их с ферромагнитными частицами и вращать смесь магнитным полем. Для очистки проволоки от окалины предложено про¬ пускать ее через абразивный ферромагнитный порошок, сжимаемый магнитным полем. Для распыления полимерных расплавов предложено вво¬ дить в них ферррмагнитные частицы и пропускать через зону действия знакопеременного магнитного поля. Нетрудно заметить общий прием, использованный в этих изобретениях. Имеется некоторое вещество, само по себе не поддающееся управлению (изменению, обработке). Чтобы управлять веществом, вводят ферромагнитные частицы и действуют магнитным полем. До знакомства с этими изобретениями задача 3, воз¬ можно, показалась бы трудной. Теперь же ответ очевиден: нужно ввести в гранулы ферромагнитные частицы и соби¬ рать их с помощью магнитного поля. Запишем это решение так, как записывают химические реакции. По условиям задачи дано вещество (полимерный состав), обозначим его буквой В. Пунктирной стрелкой покажем, что по условиям задачи вещество плохо поддается управлению и надо научиться им управлять: Запишем теперь ответ. Вводится магнитное поле Пм, действующее на ферромагнитный порошок Вф, который, в свою очередь, управляемо действует на В: 89
Соединим «дано» и «получено» двойной стрелкой: она заменит выражение «для решения задачи надо перейти к»: Запись отчетливо выражает суть решения. Было ве¬ щество (В), которое плохо поддавалось непосредственному воздействию. Пришлось пойти в обход: взяли хорошо взаимо¬ действующую пару магнитное поле- ферропорошок и объ¬ единили с имеющимся веществом в единую систему. Видно и противоречие, скрытое в условиях задачи: поле не должно действовать на В (нет подходящих полей) и должно действо¬ вать на В (чтобы управлять им). Запись (1) отражает суть приведенных ранее изобре¬ тений. В патентном фонде имеются тысячи изобретений, соответствующих «реакции» (1). «Треугольник» из Пм, Вф В получил название феполь (от слов ФЕррочастицы и ПОЛе). Существуют, однако, другие вещества, хорошо рабо¬ тающие в паре с различными полями. Примеры. Для сжатия порошка, заключенного в металлический корпус, используют охлаждение корпуса. Для съема гребных винтов используют тяговые стержни, удлиняющиеся при нагревании. Для микродозирования жидких лекарств нагревают воздух в полости пипетки. Формула этих изобретений может быть записана так: Дано плохо управляемое вещество - изделие Чтобы обеспечить хорошую управляемость, надо перейти к системе, в которой тепловое поле Пм действует на вещество — инструмент В2, взаимодействующий с В^ Структуры из Пм, В2 и В1 получили название теполей. В общем случае возможны структуры, включающие любое поле: (1) (2)
Такие структуры принято называть в общем виде вепо- лями. Нетрудно заметить, что веполь является минимальной моделью технической системы: он включает изделие, инстру¬ мент и энергию (поле), необходимую для воздействия ин¬ струмента на изделие. Модель сложной технической сис¬ темы можно свести к сумме веполей. Вещество принято записывать в вепольных формулах в строчку, поле на входе - над строчкой, поле на выходе - под строчкой. Веполь обозначают также (без конкретиза¬ ции) в виде треугольника. В тексте используются следующие условные обозначения: необходимое взаимодействие, недостаточное взаимодействие, нежелательное взаимодействие, направление взаимодействия, направление преобразования веполя. В конкретных технических системах для обозначения природы веществ и полей, их характеристик также исполь¬ зуются условные сокращения типа: маг.- магнитный, макс.- максимальный и т. д. Записывая условия задачи в вепольной форме, мы от¬ брасываем все несущественное, выделяя суть (строим мо¬ дель задачи): что дано (поля, вещества, действия), что надо изменить или ввести. Вепольная запись позволяет выявлять причины возникновения задачи, то есть «болезни» технической системы, например недостроенность веполя. Поэтому вепольный анализ не только дает удобную симво¬ лику для записи изобретательских «реакций», но и служит инструментом проникновения в глубинную суть задачи и отыскания наиболее эффективных путей преобразования технических систем. Вепольное преобразование подсказывает изобретателю что именно необходимо ввести в систему для решения задачи (вещество, поле, то и другое вместе), но не конкретизирует, какие именно. Для получения технического ответа нужно подобрать подходящие вещества и поля. При этом необ¬ ходимо начинать перебор с полей, так как их существенно меньше, чем веществ. Перебирать поля удобнее в той после¬ довательности, в которой они входят в закон перехода на микроуровень, от механического к магнитному, используя 91
расшифровки (см. с. 61), что входит в понятие того или иного поля (очень удобна для запоминания и использования аббревиатура МаТХЭМ). Необходимо помнить также, что в соответствии с законом следует рассматривать также изменения полей от постоянного до сочетаний взаимно противоположных полей и воздействий, переменных и импульсных полей, а также суммарные взаимодействия, отражаемые в МаТХЭМ соседними буквами - электро¬ химические, электромагнитные и т. п. Большинство полей связаны со «своими» веществами: химическое поле - с различными катализаторами, инги¬ биторами, особо активными или, наоборот, инертными ве¬ ществами; электрическое поле - с заряженными частица¬ ми (электронами, ионами); магнитное- с ферромагнит¬ ными материалами; электромагнитное - с люминофорами разных частот, фотонами и т. д. При выборе веществ для достройки веполей необходимо максимально использовать ресурсы. Задача 4. Очень мелкие детали шлифуют, перемешивая их в барабане с абразивным порошком. Но потом нужно отделить детали от порошка. Как это сделать, если размер деталей мало отличается от размера зерен абразива и детали выполнены из немагнитного материала? Даны два вещества, причем ни одно из них не является инструментом. Кроме,того, в системе нет поля. Обозначим ненужное взаимодействие волнистой линией. Тогда решение задачи в общем виде можно записать так: Теперь для получения технического решения нужно определить, какое же поле нам нужно. Воспользуемся аб¬ бревиатурой МаТХЭМ. С помощью механического поля можно разделить два вещества, если они обладают разной плотностью: сепарация с помощью центробежных сил, разделение в потоке воздуха и т. д. В нашем случае плотности деталей и абразива близки по значению, поэтому механика «не срабатывает». Тепловое поле можно было бы использовать, если бы абразив пере¬ ходил в другое состояние например плавился или испа¬ рялся. Химическое - если абразив, например, растворить. Но портить абразив мы не можем. Электрическое поле в принципе может использоваться для сепарации, но требует сложного оборудования, высокого напряжения и не очень удобно для применения в цеховых условиях. Остается маг¬ (4) 92
нитное поле. Но, как было сказано, оба вещества немаг¬ нитны. Может быть в одно из веществ ввести ферропорошок? Конечно, этого нельзя сделать с деталями, это продукция, которая должна быть немагнитной. А абразив - наш инструмент, в него можно ввести добавку. Получим комплексный веполь: Разумеется, могут быть построены и более сложные ве- польные системы. Но введение новых веществ и полей - отступление от идеала. Поэтому, составляя вепольные фор¬ мулы, важно как можно меньше отходить от идеала - про¬ стого веполя, «треугольника». Такой отход необходим и до¬ пустим лишь в той мере, в какой усложнение вепольной структуры компенсируется увеличением числа функций, появлением новых полезных качеств и т. д. Теперь можно записать первое правило вепольного анализа - правило достройки веполя: если в условии задачи имеется неполный веполь (нет одного или двух элементов), то для решения задачи необхо¬ димо достроить его до полного, введя недостающие эле¬ менты. Задача 5. Для улавливания золы и пыли на тепловых электростанциях из топочных газов используют так на¬ зываемые мокрые золоуловители. В них смешанный с водой поток газов проходит с большой скоростью по стальной трубе, при этом труба подвергается абразивному износу из- за содержащихся в газах твердых частиц. Неоднократно пытались покрывать поверхность трубы каким-нибудь веществом, стойким к износу, но не удавалось подобрать вещество, которое удовлетворяло бы всем требованиям и было достаточно дешево. Как быть? Исходная вепольная модель: В! - стенка трубы, В2 - поток, который действует на В! вредным полем П (механи¬ ческий износ). Получается, что веполь у нас есть, но вред¬ ный, ненужный. В этом случае поможет второе правило вепольного анализа — правило разрушения вред¬ ного веполя: если в условии задачи имеется вредный веполь, то его нужно разрушить, например, введением между вредно взаимодействующими веществами третьего вещества, явля¬ ющегося модификацией В] или В2, или обоих вместе, или (5) 93
модификацией внешней среды (продуктом ее взаимодействия с В, или В2). Другая возможность разрушить вредный веполь - вве¬ дение поля, действующего против вредного взаимодействия. (6) (7) Нередко взаимодействия во вредном веполе противоре¬ чивы - и полезны и вредны. В этом случае нужно разру¬ шить вредное так, чтобы полезное осталось. В ТРИЗ понятие «модификация» понимается достато¬ чно широко - это может быть какой-то производный ресурс, полученный из имеющихся веществ или (иногда) посто¬ роннего вещества, но обладающего свойствами, близкими к свойствам имеющихся веществ, согласующегося с ними. Например, модификациями твердого вещества могут быть отдельные его составляющие, соединения с другими вещест¬ вами, само вещество в разных агрегатных состояниях, обладающее дополнительными свойствами: намагничен¬ ное, радиоактивное, светящееся и т. п. Модификации воды: лед или пар, кислород и водород, выделяющиеся из нее соли, смеси с газом, твердым телом или другой жидкостью (аэрозоли, пены, эмульсии, суспензии), слой турбулентной воды над ламинарным потоком, и наоборот, и т. п. Идеально, если модификация возникает сама. Но как это¬ го добиться? Мы имеем одно вещество, и на него надо так подействовать, чтобы появилось другое, нужное нам. Это фактически достройка веполя: 94
Полная картина процесса разрушения вредного веполя: или Итак, между стенкой и потоком (задача 5) есть полезное взаимодействие - стенка трубы направляет, ограничивает поток. И есть вредное - разрушение стенки. Значит, нужно ввести третье вещество, являющееся модификацей, видо¬ изменением стенки или потока. Видоизменения стенки уже пробовали применить - это различного рода покрытия. Однако они нестойки, их приходится возобновлять, а это дорого. Куда идеальнее использовать модификацию потока. Теперь можно перебрать поля, используя МаТХЭМ. Воз¬ никают идеи: обработать поверхность трубы так, чтобы на ней образовались «карманы», которые заполнялись бы материалом потока (что значительно повысит трудоемкость), осаждать на поверхность трубы защитный слой химическим или электрохимическим способом (или магнитным полем, если бы примеси были магнитные). Но лучше всего «сраба¬ тывает» тепловое поле. Если трубу охладить, то возникает слой льда на поверхности (решение вполне возможное, но трудно осуществимое - на тепловой станции нет такого ресурса), а если трубу нагреть выше температуры кипения, то поверхность покроется слоем накипи. Такое покрытие хотя и будет постоянно изнашиваться потоком, но тут же бу¬ дет нарастать, возникает процесс динамического равновесия, самовосстановления покрытия. И тепло, необходимое для этого, есть среди ресурсов - ведь это тепловая электро¬ станция. Задача 6. Мех на фабриках обрабатывают специальными растворами. После обработки его нужно высушить. Сушат мех, продувая горячим воздухом. Но из-за того, что мокрые ворсинки меха слипаются «в кустики», сушка замедляется, возникает большой перерасход энергии. Как быть? Снова получается вредный веполь: Вь В2 - ворсинки меха, П - вредное поле слипания. Ввести между ними третье 95
вещество затруднительно. Попробуем подобрать противо¬ действующее слипанию поле. Здесь тоже удобно пользо¬ ваться аббревиатурой МаТХЭМ. Нетрудно догадаться, что лучше всего справится с задачей электрическое поле: наэлек¬ тризованный воздух передаст заряд ворсинкам; заряженные одноименно, они будут отходить друг от друга. На практике нередко возникают задачи с разнесенным во времени действием, когда вначале к объекту предъявля¬ ется одно требование, потом - другое. В этом случае вепольная модель тоже может быть динамичной - веполь может сперва появиться, потом быть разрушенным или как-то перестроенным. Задача 7. Во время боевых действий в горах возникла необходимость ликвидировать гранатами засаду, располо¬ женную в ущелье, на глубине почти километр. Но граната после того, как выдернуто кольцо и отпущен рычаг-пре- дохранитель, взрывается через 4 секунды. За это время она не может долететь до цели. Как быть? Есть неполный веполь - рычаг и действующее на него поле - сила пружины, стремящаяся его отбросить после того, как вынуто кольцо. Чтобы не дать рычагу преждевре¬ менно сработать, нужно достроить веполь - ввести вещество, его удерживающее. А после падения гранаты вниз это ве¬ щество должно исчезнуть, освободить рычаг. Причем лучше всего, если оно исчезнет за счет имеющихся в ресурсе полей, например силы удара (Пмех). Отсюда ясны требования к В2 - оно должно от удара исчезать, разламываться, разбиваться. Самое простое - использовать стекло. Поэтому гранату засовывали в стеклян¬ ный стакан или банку и бросали вниз. Помимо неполных и вредных в условиях задач встре¬ чаются неэффективные веполи, то есть ситуации, когда действие есть (веполь полный), но слабое. Как известно, повышение эффективности работы систем сопровождается их усложнением, развертыванием. В этом случае переходят к более сложным вепольным моделям: цепным или двойным, которые могут быть обозначены так: (12)
Возможен переход к динамичным веполям, то есть изменя¬ ющимся в процессе работы; к структурированным (в тех случаях, когда поле или вещество обладает определенной пространственной или временнбй структурой). Такие пре¬ образования называются «форсированием веполей». Эффективно «работает» вепольный анализ и при решении задач, в которых требуется не изменить какую-либо ха¬ рактеристику системы, а получить информацию о ее сос¬ тоянии, измерить или обнаружить то или иное свойство, оценить его количественно. В этих случаях строят специали¬ зированный «измерительный» веполь, отражающий введение того или иного вещества, связанного с каким-то легко обнаружимым или поддающимся измерению полем, напри¬ мер в виде ферропорошка, дающего магнитное поле, радиа- активных веществ, связанных с излучением и т. п. Другой вариант - вещество является преобразователем плохо обнаружимого поля в легко обнаружимое. Вепольные формулы, характерные для решения таких задач, обычно имеют вид: Пример. Развивающаяся под нагрузкой трещина в конструкции «шу¬ мит», то есть издает слабые акустические сигналы, услышать которые нель¬ зя. А прослушивать их необходимо для того, чтобы правильно спрогнозиро¬ вать опасность той или иной трещины. Сегодня в таких случаях используются пьезодатчики, преобразующие слабые акустические сигналы в электриче¬ ские, легко наблюдаемые по осциллографу. Вепольная схема решения в этом случае выглядит так: Следует отметить, что в задачах на измерение перебор подходящих полей также можно вести с помощью аббревиа¬ туры МаТХЭМ, а в задачах на обнаружение в первую оче¬ редь рассматривать поля, воспринимаемые человеком без помощи приборов: световое поле (цвет, интенсивность), звуковое (сила, высота и направление на источник звука), 7 зак. №91118 97 (13) датчик эл. сигнал
осязательное (характеристики поверхности, в том числе температура), запаховое, вкусовое... Вепольный анализ в ТРИЗ выполняет две важные фун¬ кции. Во-первых, это язык конструирования и. преобразова¬ ния моделей технических систем, на котором «написаны» стандарты на решение изобретательских задач. Во-вторых, он является и самостоятельным инструментом их решения: правила вепольного анализа в сочетании с порядком перебо¬ ра полей с помощью аббревиатуры МаТХЭМ позволяют уве¬ ренно решать многие задачи 2- 3-го уровня. Вместе с тем вепольный анализ, как и приемы устранения технических противоречий, не позволяет полностью исключить перебор вариантов. Работая с приемами, мы вынуждены подбирать подходящий (с помощью таблицы можно значительно су¬ зить количество перебираемых вариантов), а решая задачу по правилам вепольного анализа, перебираем поля. Но как приемы, так и вепольный анализ позволяют резко уменьшить количество перебираемых вариантов. Например, для реше¬ ния задач высших уровней обычным перебором нужно про¬ верить от нескольких сотен до нескольких тысяч вариантов, в то время как полей, используемых в изобретательстве, не более десятка, а это значит, что данные инструменты позволяют перевести задачу высокого уровня в искусствен¬ ную задачу не выше первого уровня, для которой перебор допустим. Тем не менее в ТРИЗ существуют и инструменты, которые позволяют практически исключить необходимость перебора вариантов. Решение типовых задач. Стандарты на решение изобретательских задач Анализ патентного фонда показал, что все изобретатель¬ ские задачи можно разделить на два вида: типовые и не¬ типовые. Типовые решаются по четким правилам в один-два хода. Правила, основанные на известных законах развития технических систем, указывают, как должна быть преобра¬ зована исходная система. Называются такие правила стан¬ дартами на решение изобретательских задач, а совокупность этих правил, определенным образом классифицированных, называется системой стандартов. Задачи, которые сегодня относятся к нетиповым, завтра, после выявления еще не известных закономерностей, могут тоже стать типовыми. Стандарты на решение изобретательских задач появились как особо сильные сочетания приемов и физических 98
эффектов, они составили первую, еще немногочисленную группу стандартов. К этой группе были присоединены пра¬ вила преобразования технических систем, вытекающие из законов развития. Возникла система стандартов, регулярно пополняемая и совершенствуемая. Современная система, включающая 76 стандартов, при¬ ведена в приложении 4.. Все стандарты разбиты на 5 классов. Порядок их распо¬ ложения отражает направление развития технических систем. Класс 1 - построение и разрушение вепольных моде¬ лей - включает ряд конкретных преобразований по до¬ стройке и разрушению веполей в зависимости от тех или иных ограничений, приведенных в условиях исходных задач. Класс 2 - развитие вепольных моделей - описывает способы, позволяющие путем сравнительно небольших усложнений существенно повысить эффективность работы соответствующей модели технической системы. Класс 3 - переход к надсистеме и на микроуровень - продолжает линию стандартов класса 2 на форсирование вепольных моделей. Стандарты классов 2 и 3 базируются на использовании законов развития технических систем, в том числе законов развертывания - свертывания, повыше¬ ния динамичности и управляемости, перехода на микроуро¬ вень, согласования-рассогласования и т. д. Класс 4 - стандарты на обнаружение и измерение систем - составляют особый комплекс, поскольку решение таких задач имеет ряд характерных особенностей. Но в целом направление развития измерительных систем со¬ ответствует общим законам развития, вследствие чего стан¬ дарты этого класса имеют много общего со стандартами классов 1- 3. Класс 5 - стандарты на применение стандартов - имеет важное значение для получения эффективных решений изо¬ бретательских задач. Многие задачи могут быть решены « с позиции силы» - прямым введением в систему дополнительных веществ и полей. Такие решения бывают малоэффективны. Для полу¬ чения изобретения высокого уровня нужно преодолеть противоречие: вещество (или поле) должно быть введено и не должно быть введено. Пятый класс стандартов показывает пути преодоления таких противоречий. Применение большинства стандартов 1- 4 классов при¬ водит, по сути дела, к развертыванию технической системы. Пятый класс стандартов предназначен для свертывания полученных моделей. 99
Система стандартов остается открытой, то есть способна пополняться. «Кандидаты в стандарты» тщательно отби¬ раются и проходят проверку в качестве экспериментальных стандартов (подкласс 5.5). Порядок применения стандартов следующий. Определить, какого рода предлагаемая задача: на изме¬ нение или измерение (обнаружение). Если задача на изменение, то нужно построить исходную вепольную модель, исходя из условий задачи. Если исход¬ ная модель - неполный веполь, то необходимо обратиться к стандартам подкласса 1.1; если вредный веполь - к стан¬ дартам подкласса 1.2; если неэффективный - к стандар¬ там классов 2 и 3. Если задача на измерение, следует использовать стан¬ дарты класса 4. Найдя решение, проверить, нельзя ли свернуть получен¬ ную модель с помощью стандартов класса 5. К этому же классу нужно обращаться в случаях, когда в условиях зада¬ чи имеется запрет на введение веществ или полей. Следует подчеркнуть, что система стандартов проста и логична. Стандарты позволяют сразу и на высоком уровне решать 10- 20% сложных современных задач. Кроме того, стандарты могут быть использованы в целях прогнозирова¬ ния, для частичного решения нестандартных задач, для раз¬ вития и усиления полученных решений. Задача 8. Сегодня поведение растений в зависимости от внешних условий изучают в камерах с искусственной сре¬ дой — климатронах. Искусственная среда создается дози¬ рованием освещения, влаги, углекислого газа. Подача газа регулируется клапанами, но существующие клапаны черес¬ чур грубые, не обеспечивают микродоз, необходимых для проведения опытов. Как быть? Задача эта на изменение. Исходная модель: неполный веполь (В! - углекислый газ; клапан в модель не входит, так как не удовлетворяет требованиям задачи). По стандарту 1.1.1 необходимо достроить веполь до полного, введя не¬ достающие вещество В2 и поле П. Поскольку веществ много, а полей - ограниченное количество, переходим к выбору поля, используя аббревиатуру МаТХЭМ. Механическое поле не подходит (это клапаны, от которых мы отказались). Тепловое поле? Один из возможных способов - нагрев газа и использование его расширения на строго определен¬ ную и зависящую от температуры нагрева величину. Но при этом придется бороться с мешающим фактором - измене¬ нием давления. Лучшее решение - использовать тепловое поле в сочетании с водой в качестве В2. Известно, что раство¬ 100
римость углекислого газа в воде зависит от температуры. При нагреве часть газа выделяется из воды. Этот эффект можно использовать -для точного дозирования газа. Таким образом, решение есть, но требует введения воды. Причем система не усложняется, так как вода все равно вводится в климатрон. Нагреватель тоже имеется. Одним из самых трудных моментов в использовании вепольного анализа и стандартов для решения изобретатель¬ ских задач является построение исходной модели. Иногда эта модель сразу очевидна и не вызывает сомнений, но бывают случаи, когда возможно построение различных моде¬ лей для одной и той же системы в зависимости от того, какие элементы включать в задачу и на чем акцентировать свое вни¬ мание. В такой ситуации целесообразно начать с рассмотре¬ ния простейшей модели, а затем проверить остальные. При этом разные модели могут давать разные решения задачи. Задача 9. Имеются полистироловые катушки с тонким изолированным проводом и металлическими ножками. При- пайку провода к ножкам осуществляли окунанием в ванну с припоем при 280°С. Однако при этом требовалась зачистка концов провода. С целью повышения производительности было предложено вести пайку при температуре припоя 380°С. В этом случае изоляция провода сгорает, происходит его лужение. Но при Такой температуре полистирол размяг¬ чается, ножки катушки перегреваются и перекашиваются, а это недопустимо. Как быть? Эта задача также на изменение. Исходная модель: В! - ножка детали, П - вредное тепловое поле. По стандарту 1.2.3 необходимо ввести В2, оттягивающее на себя вредное действие поля. Для этого подходят разные легкоиспаряю- щиеся вещества, например сухой лед. Такое же решение предлагает стандарт 1.1.8.1. Но лучшее решение можно по¬ лучить, используя стандарт 1.1.8.2- введение в место, где необходимо максимальное воздействие, вещества, дающего локальное поле. Для этого ножки с концами проводов предва¬ рительно окунают в экзотермическую смесь с температурой сгорания 350- 400°С, а затем пайка ведется, как раньше,- окунанием в припой с температурой 280°С. Изоляция сго¬ рает при вспышке экзотермической смеси, а полистироль- ная катушка не успевает размягчиться. Задача 10. Установка для получения искусственных шаровых молний, созданная под руководством П. Л. Ка¬ пицы, представляет собой реактор («бочку»), внутри которо¬ го находится гелий (давление до 3 атмосфер). Под действием мощного электромагнитного излучения в гелии возникает пламенный шнуровой разряд, стягиваюшийся в сферический 101
сгуСток плазмы. Для удержания этого сгустка в центральной части «бочки» используют соленоид, расположенный вокруг «бочки». Изменились условия опыта — резко повысилась мощность ЭМ-излучения. Плазма стала горячее и, следова¬ тельно, более легкой. Плазменный шар стал всплывать вверх. Чтобы удержать молнию в центре «бочки», нужно значитель¬ но повысить мощность соленоида. Сотрудники предложили демонтировать установку, строить новую, имеющую значи¬ тельно более сильную соленоидную систему. Но П. Л. Ка¬ пица нашел другое решение. Какое? Задача на изменение. Исходная вепольная модель: В! - плазма, В2 - газ, П - вредное гравитационное поле, вы¬ нуждающее плазму всплывать. По стандарту 1.2.4 нужно ввести противополе. Какое? Вполне подойдет центробежное механическое. Возможна и другая исходная модель: В! - всплывающая плазма, В2 - электромагнит, П - магнитное поле, не справляющееся' с удержанием плазмы. Имеется не¬ эффективный веполь. По стандарту 2.1.2 нужно ввести еще одно поле (второе). Гравитационные, тепловые, электро¬ магнитные поля отпадают по условиям задачи. Остаются различные механические и прежде всего - поле центро¬ бежных сил. Идея заключалась в том, чтобы завертеть по кругу газ. Вместе с газом завертелся и сам разряд, он перестал всплывать. А заставляли газ непрерывно вращаться самые обычные воздуходувки, хорошо знакомые всем по домашнему пылесосу. Впрочем, имено пылесос и был использован на первых порах. Задача 11. При осаждении металлов электролизом из водных растворов возникает проблема отделения осадка (продукции) от катода (инструмента). Операция эта весьма трудоемкая и производится вручную. Как быть? Задача на изменение. Исходная вепольная модель: В1 — катод, В2 — слой осажденного металла, П — вредное поле «прилипания» металла к катоду. Необходимо обратиться к подклассу 1.2. По стандарту 1.2.2 между катодом и слоем осажденного на катоде металла должна быть прослойка — легкообразующаяся, электропроводная, легкоразрушающая- ся. Такую прослойку получают, покрывая катод рыхлым губчатым слоем осаждаемого металла, который наносят электролитически в режиме предельного тока. Задача 12. Сверлить слоистые пластик или слюду из-за расслоения очень сложно, края отверстий получаются рва¬ ные. Как быть? Задача на изменение. Исходная вепольная модель: В* — пластик, В2 — сверло, П — механическое поле. Механическое 102
поле помимо полезного действия (сверление) производит и вредное (расслоение). Следовательно, можно воспользо¬ ваться стандартами подкласса 1.2. Например, по стандарту 1.2.4 можно ввести механическое противополе — металли¬ ческие стяжки, укрепляющие пластик. Исходный веполь можно рассматривать и как недостаточно эффективный. В этом случае по стандарту 2.1.1 пластик В1 можно развернуть в веполь: ввести В3 — воду и тепловое поле Пг — замора¬ живание. Задача 13. Внутренние поверхности стеклянных сосудов Дьюара шлифуют, засыпая в сосуд абразивный порошок и вращая сосуд. Спрогнозируйте следующее изобретение. Задача на изменение. Исходная вепольная модель — неэффективный веполь. По стандарту 2.4.2 заменяем абра¬ зивный порошок на ферромагнитный (или добавляем фер¬ рочастицы) и вводим магнитное поле. Задача 14. Известен способ проведения хирургических операций, при котором для точного совмещения краев разре¬ за на место будущего разреза ставят краской «штамп» в виде клеточек (по линиям клеточек хирург совмещает потом края разреза). Но линии штампа обычно плохо видны, потому что во избежание попадания краски в рану ее берут очень мало. Как улучшить видимость линий, не увеличивая коли¬ чество краски? Задача на обнаружение. Исходная вепольная модель: В1 — краска, П — слабое оптическое (разновидность элек¬ тромагнитного) поле. По стандарту 4.2.2 в краску вводится люминофрр. Задача 15. Завод готовил выпуск автомобильных элек- тровулканизаторов для ремонта шин в полевых условиях, питающихся от аккумулятора автомобиля. Для обеспечении хорошей заклейки поврежденной шины необходимо нагреть заплату до определенной температуры и выдержать ее при этой температуре заданное время. Спроектировали электрон¬ ное устройство с термопарами, коммутатором и т. п. Но оно оказалось слишком дорогим и сложным. Как быть? Задача на измерение температуры и ее регулирование. По стандарту 4.1.1 нужно так изменить систему, чтобы от¬ пала необходимость в измерении. Этого можно добиться, если использовать для получения нужной температуры и ее стабилизации фазовый переход, например плавление сплава с заданной температурой плавления. Количество сплава определяет время, в течение которого температура будет держаться постоянной. Задача 16. В полимеры для повышения стойкости добав¬ ляют вещества, «перехватывающие» кислород, разрушаю¬ 103
щий полимеры. В качестве веществ-перехватчиков исполь¬ зуют мелкодисперсные металлы, которые обязательно дол¬ жны иметь чистую (неокисленную) поверхность. Но как ввести перехватчиков? В вакуумУ, восстанавительной или инертной среде? Слишком сложно. Как быть? Вещество-перехватчик нужно вводить, чтобы повысить стойкость полимера, и нельзя вводить, чтобы он не окислился заранее. Решение по стандарту 5.1.1.8: в обычных условиях вводят соль, выделяющую металл при нагреве. В качестве такой соли можно использовать, например, оксалат (же¬ лезную соль уксусной кислоты). Оксалат разлагается при нагреве с выделением железа или закиси железа, которая тоже работает как перехватчик кислорода. Задача 17. Детали из нитрида ниобия получают следую¬ щим образом: прессуют деталь из порошка ниобия, а затем поджигают ее в азотной атмосфере. Сгорая, ниобий пре¬ вращается в нитрид ниобия. Но реакция идет так бурно, что деталь либо разлетается на части, либо реакция зах¬ ватывает только наружные слои, а внутри детали остается «сырой» (не прореагировавший с азотом) ниобий. Можно «успокоить» реакцию, вводя в деталь негорючий материал, например песок. Но тогда деталь будет испорчена — она должна быть из чистого нитрида ниобия. Как быть? По стандарту 5.1.3 нужно добавлять в ниобий негорю¬ чий нитрид ниобия. Решение нетиповых задач. АР ИЗ Наряду с типовыми задачками, решаемыми по четким правилам в один ход, существуют задачи нетиповые, мно¬ гоходовые. Для их решения нужна программа, позволяю¬ щая шаг за шагом продвигаться к ответу. Такая программа, использующая все средства и методы ТРИЗ (законы раз¬ вития технических систем, вепольный анализ, стандарты, информационный фонд), называется алгоритмом решения изобретательских задач (АРИЗ). Первые модификации АРИЗ опубликованы в 50-е годы. С тех пор АРИЗ систематически совершенствуется: каж¬ дая его модификация в широких масштабах проверяется на практике, случаи сбоев тщательно изучаются, в текст АРИЗ вносятся коррективы. Разработка новых модификаций АРИЗ опирается на исследование больших массивов патентной информации по изобретениям высших уровней. Найденные закономерности, правила, приемы включаются в экспериментальные тексты АРИЗ. Разветвленная система школ ТРИЗ позволяет в 104
короткие сроки всесторонне опробовать нововведения. Этим и объясняются высокие темпы развития алгоритма. Каждая модификация АРИЗ включает три компонента. 1. Основой АРИЗ является программа последовательных операций по выявлению и устранению противоречий. Про¬ грамма позволяет шаг за шагом переходить от расплывчатой исходной ситуации к четко поставленной задаче, затем к предельно упрощенной модели задачи и анализу противо¬ речий. В программе (в самой ее структуре, в правилах по выполнению отдельных операций) отражены объективные законы развития технических систем. 2. Поскольку программу реализует человек, необходимы средства управления психологическими факторами: нужно гасить психологическую инерцию и стимулировать работу воображения. Значительное психологическое воздействие оказывает само существование и применение АРИЗ: работа по программе придает уверенность, позволяет смелее вы¬ ходить за пределы узкой специализации и, главное, все время ориентирует работу мысли в наиболее перспективном направлении. Но нужны и конкретные приемы, форсирующие воображение. Важным психологическим приемом, позволяющим глу¬ боко проникнуть в суть задачи, является требование фор¬ мулировки задач без специальных терминов, на языке, по¬ нятном даже ребенку. Еще одним эффективным способом подавления психологической инерции является «моделиро¬ вание маленькими человечками» (ММЧ) — нарисованные по определенным правилам условные картинки, на которых требуемое действие выполняется группой маленьких чело¬ вечков, олицетворяющих те или иные реальные физические объекты. В сущности, в основе этих приемов лежат тоже объек¬ тивные закономерности, но еще не вполне ясные. По мере развития АРИЗ психологические приемы превращаются в приемы преобразования задачи. 3. АРИЗ снабжен обширным и в то же время компакт¬ ным информационным фондом. Основные составляющие это¬ го фонда — указатели физических, химических, геометри¬ ческих эффектов и явлений. Современная модификация АРИЗ-85В (приложение 5) включает девять частей: 1. Анализ задачи; 2. Анализ модели задачи; 3. Определение ИКР и ФП; 4. Мобилизация и при¬ менение вещественно-полевых ресурсов (ВПР); 6. Приме¬ нение информационного фонда; 7. Изменение и (или) заме¬ на задачи; 8. Применение полученного ответа; 9. Анализ хода решения. 105
Решение задачи начинают с перехода от заданной ситуа¬ ции к минимальной задаче, получаемой по правилу: тех¬ ническая система остается без изменений, но исчезают не¬ достатки или появляются требуемые свойства. Мини-задача ориентирует на наиболее простое и поэтому легко внедряе¬ мое решение. Центральная часть формулировки мини-задачи — ука¬ зание на техническое противоречие, возникающее при по¬ пытке устранить недостаток или получить требуемое свой¬ ство известными методами или средствами. Последующие шаги первой части АРИЗ предписывают переход от мини¬ задачи к модели — предельно упрощенной схеме конфликта, составляющего суть задачи. Дальнейшее сужение области анализа осуществляют (во второй части алгоритма) выде¬ лением оперативной зоны, то есть области, изменение ко¬ торой необходимо и достаточно для решения задачи. Пе¬ реход начальная ситуация—мини-задача—модель задачи— оперативная зона производят по правилам, гарантирую¬ щим надежное определение оперативной зоны. Во вторую часть входит и выявление уже имеющихся вещественно¬ полевых ресурсов. Третью часть алгоритма составляют наиболее сильные механизмы «перемалывания» задачи — определение ИКР (идеального конечного результата) и ФП (физического про¬ тиворечия). Формулировка ИКР отражает идеальный образ искомо¬ го решения задачи: требуемый эффект должен быть достиг¬ нут без каких бы то ни было потерь — недопустимого из¬ менения и усложнения системы, ее частей или оператив¬ ной зоны, без затрат энергии, без возникновения сопут¬ ствующих вредных явлений и т. д. Четкое представление об ИКР позволяет выявить ФП, саязанное с оперативной зоной. Физическое противоречие формулируют на двух уров¬ нях— макроуровне (выделенная часть объекта) и микро¬ уровне (частицы этой части). Если задача решается на микроуровне, то формулировка микро-ФП может непосред¬ ственно привести к решению задачи — ответ становится очевидным. В других случаях микро-ФП облегчает отыска¬ ние ответа. Третья часть АРИЗ-85В содержит важное нововведение, которого не было в предыдущих модификациях. В ТРИЗ издавна и всемерно подчеркивалось значение «многоэкранной схемы мышления». При этом имелось в виду прежде всего умение видеть одновременно систему, надсистему и подсистему. Зачем это нужно? Зачастую идея, полученная при рассмотрении системы, годится не для нее 106
самой, а для подсистем или надсистем. Нужно уметь отде¬ лять идею решения от ее «носителя» (системы) и переносить на другие «носители». Это тонкая и сложная мыслитель¬ ная операция. Во всех предшествующих модификациях АРИЗ изменения разных частей системы (инструмента, внешней среды, из¬ делия) рассматривались последовательно. Нередко это тре¬ бовало повторного или многократного анализа. Предполо¬ жим, ответ заключается в изменении агрегатного состояния внешней среды. По правилам необходимо сначала проверить изменение инструмента. При этом может появиться, напри¬ мер, идея изменения агрегатного состояния инструмента. Но задачу это не решит, придется вести вторую линию ана¬ лиза (с внешней средой), чтобы выйти на идею измене¬ ния агрегатного состояния внешней среды. АРИЗ, начиная с первых модификаций, строился на принципе последовательности линий анализа. АРИЗ-85В впервые реализует принцип параллельности этих линий. Такая перестройка обусловлена тенденциями развития совре¬ менных модификаций АРИЗ. В этих модификациях появля¬ ется необходимость видеть одновременно линии анализа разных частей системы и, более того, одновременно сле¬ дить за взаимодействием АРИЗ с системой стандартов. Четвертая часть АРИЗ-85В начинается с применения метода «моделирование маленькими человечками». Как уже упоминалось, в синектике используется личная аналогия (эмпатия): человек вживается в образ предмета, о котором идет речь в задаче, и пытается представить нужные изме¬ нения. Практика работы с этим приемом показала, что иногда он действительно облегчает решение задачи, а иногда, на¬ против, заводит в тупик. Оказалось, что личная аналогия вредна во всех случаях, когда решение требует «разру¬ шительного» изменения объекта (разделить, раздробить, расплавить и т. д.). Отождествив себя с объектом, человек невольно избегает разрушительных преобразований. Возник¬ ла проблема: как сохранить (и развить) положитель¬ ные качества личной аналогии и избавиться от ее отрица¬ тельных качеств? Так в ТРИЗ появился метод ММЧ. Опе¬ ративную зону (не весь объект!) представляют в виде раз¬ деленной на «команды» толпы маленьких человечков. Строят схему конфликта, а потом меняют поведение маленьких человечков, устраняя конфликт. Толпа маленьких человечков легко дробится и перестраивается. В тексте АРИЗ есть правила, как использовать «ма¬ леньких человечков». Они отражают объективные законы развития систем (то есть законы, позволяющие простую 107
«толпу» превратить в более эффективную, обладающую но¬ выми качествами полисистему). Метод ММЧ подготавливает к операциям по мобилизации ВПР. На наглядных рисунках моделируются действия, которые предстоит реализовать с помощью ВПР. Имеющиеся ВПР, выявленные во второй части, как пра¬ вило, недостаточны для решения задачи (в противном слу¬ чае она была бы уже решена). Но они есть и, в сущности, бесплатны. Между тем для решения задачи обычно тре¬ буются другие вещества и поля, за введение которых надо платить усложнением системы, удорожанием процессов и т. д. Противоречие: надо вводить новые вещества и поля и не надо их вводить. Разрешается это противоречие в духе ТРИЗ: новые вещества можно получить из пустоты или видоизменением имеющихся. Их можно извлечь и из струк¬ турных недр имеющихся веществ. Если для решения за¬ дачи требуются частицы определенного уровня, их целесо¬ образно получать обходными путями: разламыванием частиц ближайшего верхнего уровня или достройкой частиц бли¬ жайшего нижнего уровня. Четвертая часть АРИЗ-85В обладает большими резер¬ вами развития. Уже сейчас ее можно было бы пополнить некоторыми операциями, например получением производ¬ ных ВПР за счет структурирования и динамизации имею¬ щихся ВПР. Анализ задачи по первым четырем частям АРИЗ резко упрощает задачу и во многих случаях делает ответ очевид¬ ным. Если этого не происходит, задачу рассматривают по пятой части алгоритма — с привлечением информационного фонда — физэффектов, типовых задач-аналогов. Наконец, если мини-задача вообще не может быть решена, перехо¬ дят — по* шестой части алгоритма — к другой задаче. АРИЗ предназначен для получения общей идеи решения, в функции алгоритма не входит конструкторская, инженер¬ ная проработка полученного решения. Однако общую идею АРИЗ стремится максимально укрепить и развить. Седьмая часть АРИЗ включает ряд шагов, контролирующих прибли¬ жение ответа к ИКР, соответствие намечаемых изменений системы закономерностям технического прогресса. Восьмая часть АРИЗ расширяет сферу действия полученной идеи: должны быть использованы все резервы превращения идеи в универсальный принцип решения целого класса задач. Таким образом, АРИЗ предназначен не только для решения кон¬ кретных изобретательских задач, но и для выработки но¬ вых стандартов. Еще одна функция алгоритма состоит в развитии мышле¬ 108
ния человека, решающего задачу. Эту функцию, в частности, выполняет девятая часть АРИЗ: изучение хода решения задачи, выявление отклонения от канонического текста алго¬ ритма, исследование причин отклонений. Операторы, входящие в АРИЗ, заставляют мысль продви¬ гаться в нетрадиционном, «диком» направлении. Они от¬ секают пути, кажущиеся очевидными, заставляют утяже¬ лять условия задачи, ведут в тупик физических противоре¬ чий. Нетривиальность, «дикость» мыслительных действий заложена в самой программе АРИЗ, в формулировке шагов, в обязательных правилах. Невозможно уклониться от этой «дикости», не нарушив явно предписаний АРИЗ. Импера¬ тивность АРИЗ иногда воспринимают как покушение на свободу творчества. АРИЗ действительно отнимает свободу совершать примитивные ошибки, свободу быть прикованным к психологической инерции, свободу игнорировать законы развития технических систем. При правильной работе по АРИЗ каждый шаг логично следует из предыдущего. Логичность отнюдь не мешает по¬ явлению принципиально новых (неожиданных) идей. Новое возникает как результат применения необычных операторов АРИЗ: происходит переориентация задачи на ИКР, требо¬ вания обостряются и доводятся до ФП, макро-ФП транс¬ формируется в микро-ФП и т. д. Беспорядочному, броунов¬ скому движению свободной мысли при решении задачи ме¬ тодом проб и ошибок АРИЗ противопоставляет высокую организованность мышления в сочетании с нетривиально- стью мыслительных операций и сознательным использова¬ нием знаний о закономерностях развития техники. Регуляр¬ ное применение аналитического аппарата АРИЗ вырабаты¬ вает «аризный» (в сущности — диалектический) стиль мышления, характеризующийся обоснованной нетри- виальностью и стремлением опираться на всеобщие законы диалектики и конкретные закономерности развития систем — технических, научных, художественных и т. д. Рассмотрим пример разбора задачи по АРИЗ. Задача 18. В строительстве наряду со сборным железо¬ бетоном с успехом применяют и монолитный. Здания из монолитного железобетона строят методом скользящей опа¬ лубки — обычной металлической формы, в которую заливают бетонную смесь. Когда смесь затвердевает, опалубку под¬ нимают выше, и все повторяется. Способ удобный, но есть недостаток: бетон прилипает к опалубке. Действуя домкрата¬ ми, ее все-таки отрывают от бетона и передвигают, но по¬ верхность стены при этом получается «со шрамами», ее необходимо штукатурить. Передвинуть опалубку, когда 109
бетон еще не затвердел, нельзя, возможна деформация стены. Как быть? Часть 1 1.1 Мини-задача. Техническая система для строитель¬ ства здания включает бетон (смесь), опалубку (форму), подъемное устройство. ТП-1: если форма удерживает смесь долго, то смесь хорошо затвердевает, но прилипает к форме. ТП-2: если форма удерживает смесь недолго, то смесь не прилипает к форме, но и не успевает хорошо затвердеть. Необходимо при минимальных изменениях в системе обес¬ печить затвердевание смеси при исключении прилипания к форме. Примечание. Опалубка, бетон — термины. В соот¬ ветствии с примечанием 1 к АРИЗ (приложение 5) они заме¬ нены общеупотребительными словами. 1.2. Конфликтующая пара. Изделие — смесь (С). Инстру¬ мент— форма (Ф), держащая долго и недолго. 1.3. Графические схемы конфликта. 1.4. Выбор ТП. Главный производственный процесс (ГПП) —строительство здания. Выбираем ТП-1. 1.5. Усиление конфликта. Форма удерживает долго — форма держит всегда (неподвижная форма). При этом смесь хорошо затвердевает, но намертво прилипает к форме. Примечание. Усиление конфликта — важный шаг. Его смысл в том, чтобы как можно дальше уйти от компро¬ мисса, не пытаться искать оптимальное время выдержки. Обострение конфликта — всегда приближение к решению. Но бывает, что усиление позволяет увидеть одно из решений. Так, переход к неподвижной опалубке подсказывает идею: делать опалубку из облицовочного материала, который ни¬ куда не передвигается, а остается на месте. Правда, у этого решения есть недостаток — облицовочный материал дорог. Идем дальше. 1.6. Модель задачи. Даны: неподвижная форма и смесь. Неподвижная форма позволяет смеси затвердеть, но смесь намертво прилипает к форме. Необходимо ввести икс-эле¬ мент, который, сохранив отличное затвердевание смеси, не допустит прилипания ее к форме. 1.7. Проверка возможности решения по стандартам. Ис¬ ходная вепольная модель: В1 — форма, В2 — смесь, П — 110
вредное поле прилипания. Получается вредный веполь. Для его разрушения можно воспользоваться стандартами под¬ класса 1.2. Часть 2 2.1. Оперативная зона (03). Зона контакта смеси с формой, включая небольшие прилегающие к ней участки смеси и формы (рис. 6). 2.2. Оперативное время (ОВ). Конфликтное время Т1 — момент отрывания формы от смеси. Ресурсное время Т2 — время затвердевания. 2.3. Для анализа удобно выписать ВПР в виде таблицы: Ресурсы Вещество Поля Внутрисистемные (ресурсы 03): инструмент — форма Металл ПМех — прилипа¬ изделие — смесь Вода, песок, цемент, гравий ние Внешнесистемные: среда Воздух Фоновые поля арматура Металл Пмех. — усилие домкрат отрыва Надсистемные: то, что есть на стройке Вода Электроэнергия Часть 3. 3.1. ИКР-1. Икс -элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет, не допускает 1 1 1 Смесь (вода, песок, цемент) Форма (сталь) Рис. 6. Оперативная зона
прилипания смеси в месте контакта ее с формой (03) во время затвердевания (ОВ), сохраняя при этом хорошее за¬ твердевание. 3.2. Усиленный ИКР. Икс-элемент, очевидно, должен быть какой-то прослойкой между формой и смесью. Но за «чу¬ жую» прослойку придется платить, она будет расходовать¬ ся и т. д. Идеально, если икс-элемент будет из ресурсов, причем из оперативной зоны. Выбирать приходится между металлом формы и смесью. Несмотря на то, что форма — инструмент, и его ресурсы обычно предпочтительнее исполь¬ зовать, в данном случае мы не можем расходовать металл на создание прослойки, поскольку форма многоразового действия. Зато у нас много смеси. Поэтому выбираем ее в качестве икс-элемента. Смесь (бетон), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не допускает в месте контакта с формой во время затвердевания прилипания к форме, сохраняя способность хорошо затвердевать. 3.3. ФП на макроуровне. Смесь должна быть схватываю¬ щейся, чтобы затвердевать, и должна быть несхватываю- щейся, чтобы не прилипать. 3.4. ФП на микроуровне. Частицы смеси должны быть липучими, чтобы смесь схватывалась и должны быть не¬ липучими, чтобы она не прилипала. ?.5. ИКР-2. Оперативная зона сама должна обеспечи¬ вать наличие липучих и нелипучих частиц. 3.6. Решение по стандартам. Нужна нелипучая прослойка. Как ее получить, не вводя посторонних веществ? Здесь может помочь стандарт 5.1.1.9. Часть 4 4.1. Моделирование маленькими человечками (рис. 7). Было: с одной стороны «человечки» (частички) формы, с другой — «толпа» перемешанных между собой «человечков» (частичек) песка, воды, цемента, щебня. Все человечки крепко сцепились между собой. Стало: между человечками формы и толпой выстраивается линия человечков, например воды или песка. Они не прилипают к форме. 4.2. Шаг назад от ИКР. ИКР: линия человечков, отде¬ ляющая липучую смесь от формы. Введем маленькое «де¬ монтирующее» изменение: сквозь «кордон» прорвался «ли¬ пучий» человечек. Или наоборот — один человечек защит¬ ного слоя «сбежал с поста». Что делать? Конечно, нужно водворить «нарушителя» на место. Человечки «подчиня- 112
Рис. 7. Моделирование оперативной зоны методом ММЧ ются» приказам полей: Значит, нужно найти поле, способ¬ ное управлять человечками воды или песка. 4.3. Использование смеси ресурсных веществ. Нас удов¬ летворяет прослойка из воды, песка или из смеси воды с песком. Не должно быть смеси воды с цементом, порожда¬ ющей «липкость». 4.4. Использование смеси ресурсных веществ с пустотой. Пустота в нашем случае — это пузырьки пара или газов, входящих в состав воды. Их можно получить из воды нагре¬ вом или электролизом. 4.5. Использование производных ресурсов. Ресурс, про¬ изводный от воды,— тот же пар или газ. 4.6. Использование электрического поля вместо введения веществ. Нет необходимости. 4.7. Применение пары вещество—поле. Возможно соче¬ тание: заряженные частички — электрическое поле. Часть 5 5.1. Решение по стандартам. Задача снова изменилась. Исходная вепольная модель: В1 — частичка (человечек) воды. Нужно им управлять. Неполный веполь, значит, нужно воспользоваться Стандартами подкласса 1.1. 8 Зак № 91188 ] ] 3 Было Стало
5.2. Использование задач-аналогов. Известно изобрете¬ ние, облегчающее подъем затонувшего корабля из илистого грунта. Ил засасывает корпус корабля, и для его отрыва от грунта требуются огромные усилия. Приходится подводить много понтонов, которые, как только корабль вырвется из ила, становятся опасными: возможен выброс корабля над поверхностью моря, от чего он может разрушиться. Для исключения необходимости в дополнительных понтонах было предложено создать тончайшую прослойку между илом и корпусом корабля с помощью электролиза. 5.3. Разрешение ФП. Основные принципы разрешения ФП приведены в приложении 3. ФП, сформулированное на шаге 3.3, разрешено в пространстве: вся масса бетона липучая, а тонкая прослойка у формы — нелипучая. 5.4. Применение указателя физэффектов. Краткий ука¬ затель приведен в приложении 6, В графе «Управление движением жидкости и газа» выбираем электроосмос — перенос жидких частиц от анода (положительного электро¬ да) к катоду (отрицательному). Тот же эффект предла¬ гается и для разделения смесей. Во время электроосмоса идет и обратный перенос твердых частиц от катода к аноду — электрофорез. Он тоже полезен. Часть 6 6.1. Технический ответ. Для создания водной прослойки необходимо подать постоянное напряжение: отрицательный полюс — на форму, положительный — на арматуру в непо¬ средственной близости от формы. 6.2.—6.4. Замена задачи. Нет необходимости. Часть 7 7.1. Контроль ответа. Использован ВПР из оперативной зоны — вода из смеси* Электроэнергию можно взять из надсистемы — на стройке* наверняка найдется сварочный трансформатор, несложно достать или смонтировать и вы¬ прямитель. Электрическое поле — хорошо регулируемое. 7.2. Оценка полученного решения: а) выполнено ли требование ИКР? Прилипание устра¬ нено, процесс затвердевания не ухудшается. Система незна¬ чительно усложнилась: введено электрическое поле; б) физическое противоречие разрешено; в) система содержит хорошо управляемый элемент — электрическое поле. Меняя напряжение, можно управлять перемещением уастиц: г) полученное решение годится для непрерывной работы. 114
7.3. Проверка новизны полученного решения. Такое ре¬ шение содержится в изобретении по авт. свид. СССР № 308 172. 7.4. Подзадачи. 1. Какие требуются напряжения? Необходимы расчеты. 2. Водяная прослойка плохо работает на морозе — при- мораживание еще сильнее затруднит отрывание опалубки от бетона. Часть 8 8.1. Изменения в надсистеме. Потребуется установить сварочный трансформатор, выпрямитель. Поскольку напря¬ жения требуются небольшие, особых мер безопасности при¬ нимать не нужно. 8.2. Возможность применения измененной надсистемы по- новому. Можно управлять структурой поверхностного слоя бетона, например создавать определенный рисунок. 8.3. Использование полученного ответа при решении дру¬ гих задач. 8.3а. Обобщенный принцип решения: 1. Для переноса микрочастиц нужно использовать электрофорез и электро¬ осмос. 2. Использовать электролиз и сопровождающие его эффекты электропереноса для получения модификаций при разрушении вредных веполей. 3. Управление равновесием химических процессов и применение для этого электрического поля. Использование электролиза для смещения равновесно¬ го состояния смеси. 8.36. Прямое применение полученного принципа для решения других задач. При перевозке бетона в самосва¬ лах тоже наблюдается прилипание бетона к стенкам кузо¬ ва. Полученный принцип годится для решения и этой за¬ дачи. Аналогичные задачи: в пищевой промышленности — тесто при смешивании прилипает к стенкам емкости; в археологии — со дна морей поднимают иногда затонувшие изделия из металлов с наросшей коркой. Отделить корку очень сложно, можно повредить изделие. Электролиз ис¬ пользуют для создания прослойки между коркой и поверх¬ ностью изделия. Полученный принцип можно также исполь¬ зовать для снижения трения в опорных узлах скольжения (в качестве смазки используют электролит), для получения заданной структуры поверхностей бетонных труб, для полу¬ чения нескисающего молока (из молока выделяются «кис¬ лые» частицы — творог), для осветления соков, создания гидроизоляционных слоев, обессоливания почв и т. д. 115
8.3в. Использование принципа, обратного полученному. В технике встречается и обратная задача: как улучшить склеивание? С помощью электрического поля можно ре¬ шить и эту задачу, в особенности склеивания полимеров. Другой пример — использование электрореологических жид¬ костей — затвердевание смеси под действием электрического поля. 8.3г. Морфологическая таблица. Часть системы Агре гатное состо яние Твердое 1 Жидкое 2 Газооб¬ разное 3 Плазма 4 Пустота 5 А. Опалубка А1 А2 АЗ А4 А5 Б. Прослойка Б1 Б2 БЗ Б4 Б5 В. Бетон В1 В2 ВЗ В4 В5 Полученное решение соответствует комбинации А1* Б2, В1/2 (водяная прослойка) и А1, БЗ, В1/2 (газовая). Но возможны и другие комбинации. Например, А1, Б1, В1/2 — создание твердой прослойки из песка соответствует изо¬ бретению по авт. свид. СССР № 628266 и решает проблему строительства с помощью скользящей опалубки на морозе. Реализованы на практике и такие комбинации, как А1, Б1, В2 — высаживание на поверхности твердого тела из жидко¬ сти с помощью электрического тока твердого защитного слоя, предохраняющего от разрушающего действия жидко¬ сти (такое решение используется для защиты сосудов, в которых хранятся или транспортируются агрессивные жид¬ кости); А1, БЗ, В4 — слой холодного газа прикрывает стенки камеры сгорания реактивного двигателя от раскаленной плазмы, А1, БЗ, В5 — вакуумный диффузионный насос; А1, Б4, В5 — электроразрядный вакуумный насос и т. д. Всего в данной таблице 53 = 125 возможных комбинаций, часть из них реализована, часть — невозможны, а часть — новые варианты. Можно построить и другие варианты морфоло¬ гической таблицы, например «части системы — поле» и т. д. 8.3д. Стремление размеров частей системы к нулю или бесконечности. Допустим, что размеры бетонируемого объек¬ та значительно увеличились, например идет строительство огромной плотины. Задача в целом не меняется, хотя и затрудняется подача напряжения на всю опалубку. Оче¬ видно, это лучше делать по частям. Тогда появляется воз¬ можность создания слоев бетона с разной структурой. 116
Если представить, что размеры уменьшаются, то возни¬ кает другая задача: нужно не допустить прилипания каких- то загрязнений к очень малым поверхностям. Здесь, помимо уже полученного решения, можно воспользоваться и электри¬ ческим полем, но для нашей основной задачи это решение неприемлемо. Часть 9. 9.1. Анализ хода решения. Ход решения не отклонялся от теоретического. 9.2. Пополнение информфонда. Мы воспользовались ука¬ зателем, следовательно, использованный физический эффект (электролиз, электроперенос) известен. Но два других прин¬ ципа (см. шаг 8.3а) стоит занести в накопитель. Использование физических, химических, геометрических и других эффектов и явлений при решении изобретательских задач Исследования патентного фонда показали, что наиболее идеальные технические решения связаны с применением тех или иных физических эффектов и явлений. Таких при¬ меров, когда физический эффект заменяет сложную машину, было приведено немало. Особую эффективность примене¬ ния физики обеспечивает практическая «безотказность» фи¬ зических явлений: любой механизм может сломаться, выйти из строя, но не может «сломаться» эффект теплового рас¬ ширения, он всегда будет надежно «работать». Задача 19. В пени для обжига цемента исходное сы¬ рье — шихту — нагревают горящим газом. Для получения цемента высокого качества необходимо контролировать тем¬ пературу шихты. Это делали с помощью специального при¬ бора — оптического пирометра, определяющего температуру по яркости свечения. Однако вскоре убедились, что прибор показывает температуру не шихты, а горящего газа. Встала задача: как измерить температуру самой шихты? Несмотря на то что очень многие физические эффекты могут быть использованы в изобретательской практике, «фи¬ зических» изобретений в патентном фонде относительно мало. Плохо используются даже всем известные эффекты из школь¬ ной программы, не говоря уже об открытых недавно эф¬ фектах аномально низкого трения, ультразвуковом капил¬ лярном эффекте, эффекте Александрова и других. При разработке инструментов ТРИЗ некоторые, наибо лее «сильные» и широко применяемые физические эффекты 117
попали в список приемов устранения технических противоре¬ чий. В дальнейшем физиком Ю. Гориным была проведена большай работа по созданию специализированного указа¬ теля физически* эффектов и явлений, представляющих ин¬ терес для специалистов самых разных профилей. Указатель, построен по разделам, каждый из нескольких сотен приве¬ денных эффектов снабжен примерами изобретательского применения. Пользование указателем облегчается благодаря приведенной в нем таблице, позволяющей по необходи¬ мому в задаче действию подобрать подходящий физиче¬ ский эффект. Возможно использование таблицы и без указа¬ теля, хотя с меньшим эффектом. Для этого после определе¬ ния по таблице нужного эффекта можно обратиться к спра¬ вочной и другой общедоступной литературе по физике. По таблице (см. приложение 6) для измерения темпера¬ туры среди прочих эффектов рекомендуется использовать спектры излучения. Обратившись к справочнику по физике (Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. Справочник по элементар¬ ной физике. М.: Наука, 1976, с. 200), выясняем, что при распространении света в разряженных средах (газах, па¬ рах) спектр излучения линейчатый: состоит из ярких полос, чередующихся с темными. Такой спектр характерен для пламени. А для жидких и твердых веществ спектр излуче¬ ния сплошной. Отсюда решение: измерять температуру шихты на фоне темных полос спектра пламени. Однако такое изящное решение долго не могли внедрить., Оказалось трудным найти светофильтры, «вырезающие» из общего смешанного спектра нужный участок. Сложилась си¬ туация, которая, к сожалению, часто случается при поиске нового методом проб и ошибок: перевалив через высокую го¬ ру, то есть решив сложнейшую задачу, путешественник-изоб¬ ретатель застрял перед следующей маленькой горкой, даже не попытавшись через нее перебраться, не понимая, что перед ним просто новая задача, которую совсем не трудно решить, если только отнестись к ней именно как к обычной техниче¬ ской задаче, а не организационной, снабженческой и т. п. Два года специалисты разыскивали светофильтры с нужными ха¬ рактеристиками, пока не появилось (должно было появить¬ ся!) еще одно простейшее изобретательское решение: разло¬ жить свечение в спектр обычной призмой и «вырезать» нуж¬ ный участок не с помощью светофильтров, а посто «по мес¬ ту», направив объектив пирометра только на тот участок, ко¬ торый соответствует предъявляемым требованиям. При решении измерительных задач необходимость ис¬ пользования различных физических эффектов проявляется особенно ярко. По сути дела, все они сводятся к одной про- 118
блеме — получить информацию о состоянии имеющихся в системе веществ или полей. Причем эта информация должна быть представлена в виде легко обнаружимого поля, то есть поля, непосредственно воздействующего на органы чувств че¬ ловека либо на простейшие приборы, например компас, элек¬ троскоп, термометр. Такая установка существенно облегчает поиск нужного эффекта, который можно представить в виде преобразователя поля из скрытого или труднообнаружимого в системе в легкообнаружимое. Причем в этом преобразова¬ теле нам всегда известно, что за поле на входе — какой па¬ раметр системы нужно измерять, а на выходе — в первую очередь поле, обнаруживаемое непосредственно тем или иным органом чувств человека. Работа по созданию более эффективных указателей физ- эффектов продолжается и сегодня [8]. В простых случаях указатели можно использовать отдельно, в более сложных — в сочетании с такими инструментами, как вепольный анализ, АРИЗ. Они позволяют создать что-то вроде портрета, фото¬ робота физического эффекта, по которому его можно опоз¬ нать в таблице. Задача 20. Серьезная проблема в микроэлектронике — изготовление индуктивностей. Выполнить их, как остальные элементы (конденсаторы, резисторы, транзисторы), в поверх¬ ностном слое кремниевой пластинки, не удается. Поэтому ли¬ бо создают специальные безындуктивные схемы (они доволь¬ но сложны), либо используют навесные элементы, что также усложняет схему, делает ее менее надежной, увеличивает га¬ бариты. А между тем не используется довольно большой про¬ странственный ресурс, ведь толщина кремниевой пластинки относительно велика — от полу миллиметра до миллиметра, а используется только тончайший поверхностный слой. Вот если бы выполнить индуктивность в теле пластинки! Но для этого нужно проделать в кремнии спиральные многовитковые отверстия. Как? Здесь просматриваются три задачи: как пробить в крем¬ нии тончайшее отверстие; как сделать, чтобы отверстие было спиральной формы; как заполнить это отверстие электропро¬ водным материалом. Начнем с первой задачи. Исходная вепольная модель: В1 — пластинка кремния. По стандарту 1.1.1 нужно ввести вещество В2 и поле П. Учитывая микроразмеры отверстия, механическое, химическое и магнитное поля не подойдут. По таблице в графе «разрушение объекта» находим эффекты: электрические разряды, электрогидравлический эффект, ре¬ зонанс, ультразвук, кавитация, лазер. Для нашего случая вполне подойдут электрический разряд и прожигание лазером. 119
Для решения второй задачи воспользуемся моделирова¬ нием маленькими человечками. Вот команда «человечков» — фотонов или электронов (в зависимости от выбранного по¬ ля) — бросается вперед и... Как закрутить их По спирали? По таблице в графе «Управление перемещением объекта» находим эффект воздействия магнитного поля на движущий¬ ся заряженный объект (ток). По справочнику узнаем, что для получения спиральной траектории необходимо наложить на поток заряженных частиц постоянное магнитное поле. Меняя напряженность и угол между силовыми линиями поля и на¬ правлением потока частиц, можно управлять радиусом и час¬ тотой витков. Остается третья задача: как заполнить канал электропро¬ водным материалом? Канал такой тонкий, что «человечки» металла могут проникнуть туда только по одному, буквально по атому. Ясно, что переносить материал по атому может только поле. И соответствующий физический эффект извес¬ тен — электроперенос (электрофорез). Закончено ли решение? Как будто да, но осталось кое- что уточнить. Дело в том, что при пробое перемещаются не только электроны, но и ионы. У них одинаковый заряд, но разные массы. Значит, и двигаться они будут не только в про¬ тивоположном направлении (заряды у них противоположно¬ го знака), но и по разным траекториям. Получится не один, а два канала. Один — с большим количеством мелких витков, образованный электронами, другой — с меньшим количест¬ вом более размашистых, большего диаметра витков — рабо¬ та ионов. Выходит, мы получили не просто индуктивность, а два индуктивно связанных контура! Это — большой допол¬ нительный выигрыш, тот самый сверхэффект, который так часто дают хорошие изобретательские решения. По сравнению с «физическими» «химические» изобрете¬ ния встречаются еще реже. Но и здесь тоже возможны краси¬ вые решения. Задача 21. Нефтяные скважины через некоторое время экс- плуатации начинают сокращать выход нефти, хотя в самом нефтеносном слое ее еще предостаточно. Но прилегающая к скважине почва забивается, засоряется нефтяными отложе¬ ниями, скважина «запарафинивается». Для того чтобы снова увеличить выход нефти, скважину нужно прожечь с помощью мощной горелки. Но в этой процедуре были неясные вопросы, поэтому потребовались эксперименты с горелкой. Необходи¬ мо было иметь возможность многократно зажигать ее прямо в скважине, не поднимая на поверхность. Горелка устроена достаточно просто. Основная ее часть — сопло, к которому подводятся воздух и керосин под высоким давлением. Из соп- 120
ла вырывается мелкораспыленная струя керосина, которая и поджигается. Как поджигать — безразлично, но в зоне пла¬ мени горелки температура должна достигать 2000° С, поэтому зажигалки известного типа — пьезоэлектрические, механи¬ ческие, просто электрические выдерживают не более одного зажигания. Как быть? Противоречие налицо: какой-то «икс-поджигатель» дол¬ жен быть в оперативной зоне, чтобы поджигать струю, и не должен быть, чтобы не выходить из строя. Противоречие раз¬ решается во времени: он должен появляться только на время, необходимое для поджигания. Но тогда придется воспользо¬ ваться приемом 27 — дешевая недолговечность взамен доро¬ гой долговечности. «Икс-поджигатель» после срабатывания сгорает, и для следующего поджига нужно подать новый. Это не просто. Вся скважина занята горелкой, поэтому подать «икс-поджигатель» можно только через саму горелку. Он дол¬ жен проникать в зону через тонкое отверстие сопла. Скорее всего нужно какое-то очень измельченное вещество или что еще лучше, жидкость. И даже можно сформулировать тре¬ бования, которым она должна удовлетворять. Поскольку ее придется подавать через горелку, то есть по каналу, по кото¬ рому в зону горения подается керосин, она не должна раство¬ ряться или взаимодействовать с керосином. Она должна быть также тяжелее керосина, чтобы, будучи налитой в трубопро¬ вод, опустилась вниз, к горелке. Эта жидкость не должна быть токсичной, самовозгораться в нормальных условиях, но Должна загораться в воздухе при высоком давлении в при¬ сутствии струи керосина. Теперь дело за справочником по хи¬ мии. И нужная жидкость нашлась. Температура ее вспышки в воздухе зависит от давления: при нормальном давлении — около 100°С, при высоком — около нуля. Для облегчения поиска и использования химических эф¬ фектов и явлений Ю. П. Саламатовым разработан соответ¬ ствующий указатель [9] (приложение 7). Мало используют изобретатели и геометрические, а также другие математические эффекты. А геометрия, например, позволяет осуществлять согласование-рассогласование форм, обеспечивать оптимальное взаимодействие инструмен¬ та с изделием и т. д. Далеко не каждый инженер слышал о «муаровых» узорах. Тем не менее можно ручаться, что все это явление неоднократно наблюдали, глядя на улицу через собранные в складки ажурные занавески. Два слоя такой занавески на просвет при малейшем дуновении ветерка как бы оживают, по ним начинают пробегать светлые и темные полосы, волны. Дело в том, что если накладываются два учас¬ тка с пустыми клетками, то это место кажется прозрачным, 121
а если совпадают переплетения — то темным. И поскольку при шевелении слои занавески хоть немного перемещаются друг относительно друга, темные и светлые полосы меняются местами, явно обнаруживая это перемещение, которое други¬ ми измерительными приборами нелегко уловить. Простейший пример использования «муарового» эффекта — штангенцир¬ куль. Более сложный — угломер, представляющий собой две наложенные друг на друга пластинки с рисками, верхняя из которых прозрачна. Самый незначительный поворот верхней пластинки относительно нижней приводит к появлению про¬ дольных полос в местах пересечения линий, и следовательно, показывает угол поворота. Задача 22. В бумажном производстве используются око¬ рочные машины, представляющие собой огромные (диамет¬ ром в несколько метров) вращающиеся барабаны. Снаружи барабан обхвачен несколькими обручами, лежащими на кат¬ ках, благодаря которым он поворачивается. Обручи должны плотно охватывать барабан, чтобы он не проскальзывал, но при необходимости они должны легко сниматься. Как быть? Противоречие разрешается просто с помощью клиньев, расположенных встречно по окружности барабана и обруча (рис. 8). Задача 23. Некоторое устройство получает сигналы II\ («да») и V2 («нет»). Для каждого сигнала имеется канал Рис. 8. Крепление окорочного барабана: I — барабан, 2 — обруч; 3 — клинья барабана, 4 — клинья обруча 122
усиления, причем коэффициенты усиления обоих каналов (К\ и К2) могут не быть равны. После усиления сигналы вы¬ читаются, и в зависимости от знака разности идет команда в последующие узлы системы. Поскольку эта команда зависит от разности U\K\ — U2K2, то из-за неодинаковости коэффи¬ циентов усиления возможны ошибки, например слабый сиг¬ нал U1 («да»), пройдя через большое усиление, может ока¬ заться сильнее большего по величине сигнала U2 («нет»), по¬ лучившего меньшее усиление. Как сделать, чтобы устройство никогда не ошибалось даже при существенной разнице в ко¬ эффициентах усиления? Решение было получено с помощью формул алгебраиче¬ ского сокращенного умножения. В один канал усиления пода¬ ли сумму двух сигналов Ui + U2, а в другой — разность Ui — U2. Затем полученные сигналы Ki(Ui + U2) и К2(Ui — U2) перемножили. В сигнале KiK2(U? — U|) коэффициенты уси¬ ления вынесены за скобку и не влияют на знак разности. Появляются в патентном фонде и изобретения с исполь¬ зованием биологических эффектов. Задача 24. Отпечатки пальцев, оставленные преступника¬ ми, фиксируют, посыпая поверхность предмета графитовым порошком, который потом сдувают. Мельчайшие частички порошка, прилипая к следам жира, оставленным пальцами рук, повторяют форму папиллярных линий. Но таким образом нельзя снять отпечаток с ворсистого или липкого материа¬ ла — порошок будет прилипать в любом месте, а не только там, где оставил отпечаток преступник. Как быть? Идеальное решение — линии сами становятся видимыми. Но для этого они должны «потолстеть» в тысячу раз. Что может расти само? В первую очередь живое вещество. Не¬ давно был выведен сорт бактерий, которые активно размно¬ жаются, питаясь кожным жиром. Кусок ткани со следами пальцев орошают культурой бактерий и помещают в термо¬ стат. Через некоторое время ясно видны колонии бактерий, «выстроившиеся» вдоль папиллярных линий. К сожалению, сегодня ТРИЗ еще не располагает набором всех необходимых изобретателю указателей. Но работы в этом направлении ведутся. С использованием геометриче¬ ских, химических и других эффектов изобретатель может познакомиться в литературе [3—9]. Решение исследовательских задач Решением изобретательских задач нужды производства не исчерпываются. На практике часто приходится сталки¬ ваться и с проблемами несколько иного характера — зада¬ чами исследовательскими, в которых нужно найти, объяснить 123
причины того или иного наблюдаемого явления, например причины появления брака. Задача 25. Микропровод в стеклянной изоляции толщи¬ ной от 3 до 60 микрон получают, поместив стеклянную труб¬ ку с находящимся внутри нее металлом в поле высокочастот¬ ного индуктора (рис. 9). Металл при этом плавится, стекло размягчается и трубку вытягивают в тончайший капилляр, заполненный внутри металлом. Когда по этой испытанной технологии начали изготавливать микропровод из сплава индий—сурьма, возникли трудности. Они не были неожи¬ данными, потому что этот сплав в твердом состоянии зани¬ мает объем на 12% больший, чем в жидком. Правда, пред¬ полагали, что избыток металла будет вытесняться из зоны остывания вверх по капилляру. Но на практике оказалось иначе: сплав, расширяясь, уходил не вверх, а в стороны, раз¬ рушая стеклянную изоляцию, выпуская в нее «иглы»; метал¬ лическая жила рвалась на множество кусочков длиной от долей миллиметра до нескольких миллиметров. Почему? Эту задачу сначала пытались решать традиционным спо¬ собом: формулировали гипотезу, потом ее проверяли. Если гипотеза не подтверждалась, выдвигали другую — типичный метод проб и ошибок. Например, появилась идея, что непри¬ ятности возникают из-за того, что металл не успевает вытес- ниться наверх. Попробовали замедлить процесс вытягивания, но в результате снизили производительность, практически не получив выигрыша в качестве микропровода. Другая идея — Рис. 9. Изготовление микропровода в стеклянной изоляции: 1 — стеклянная трубка; 2 — металл; 3 — высокочастотный индуктор; 4 — металлическая жила; 5 — стеклянная изоляция 124
слишком быстро твердеет стекло. Но дополнительный подо¬ грев зоны вытягивания ничего не дал. Как же решать подобные задачи, исключив необходимость перебора многочисленных вариантов? Возможно ли и здесь использование ТРИЗ? Ведь в самой постановке исследова¬ тельской задачи в большинстве случаев имеется явное или скрытое указание на противоречие: «...явление происходит (или не происходит), в то время как по имеющимся представ¬ лениям должно быть наоборот...» Решить исследовательскую задачу — значит снять это противоречие, выяснить, в чем на¬ ши представления ошибочны. Анализ решений исследова¬ тельских задач, проведенный специалистами по ТРИЗ, показал, что наиболее эффективным в таких случаях являет¬ ся применение приема, который получил название обращение исследовательской задачи, залючающегося в том, что вмес¬ то основного вопроса «как это явление объяснить?» перехо¬ дят к вопросу «как это явление получить?» Таким образом, происходит превращение исследовательской задачи в изобре¬ тательскую, в результате решения которой получают одну или несколько гипотез, подлежащих дальнейшей проверке с це¬ лью подтверждения или отклонения. Прием обращения позволяет применить для решения ис¬ следовательских задач весь известный аппарат ТРИЗ. При этом есть ряд особенностей. Например, при решении изобре¬ тательской задачи использование ресурсов всегда предпо¬ чтительнее, но не обязательно (возможно и введение веществ, полей «со стороны»), в то время как решение обращенных исследовательских задач всегда достигается за счет ресурсов. Очень часто самым эффективным является ресурс изме¬ нения, то есть те изменения, несоответствия условиям зада¬ чи, при которых ожидалось появление известного решения. Кроме того, не менее часто решение исследовательской зада¬ чи состоит в нахождении некоторого скрытого физического, химического и т. п. эффекта, системного свойства, приводя¬ щего к непонятному явлению. Решение исследовательских задач включает ряд опера¬ ций, последовательность которых приведена в приложении 8. Рассмотрим для примера решение описанной выше задачи. 1. Система для изготовления микропровода включает стеклянную трубку, металл, тепловое поле (индуктор). При застывании металл расширяется и разрывает стеклянную трубку, в то время как должен был бы вытесняться вверх по трубке, не разрушая ее. Как это объяснить? 2. Обращенная задача. Система для изготовления микро¬ провода включает стеклянную трубку, металл, тепловое поле. Как обеспечить разрушение трубки в нужном месте? 125
3. Разрушение трубки легко обеспечить, закупорив ее. В таком случае металл ее разрушит подобно тому, как разры¬ вает закупоренную бутылку вода при замерзании. 4. Поскольку исходная задача исследовательская, проб¬ ка должна быть получена за счет ресурсов, то есть из самого застывающего металла. Значит, должны быть две зоны за¬ твердевания, кристаллизации — одна внизу трубки, как бы донышко бутылки, вторая вверху — пробка. А между ними должен остаться жидкий металл. : 5. Получить две зоны кристаллизации можно, используя эффект переохлаждения жидкостей. Чистые вещества, осо¬ бенно в тонких капиллярах, могут оставаться жидкими при температурах существенно более низких, чем нормальная температура замерзания, затвердевания.Известен классиче¬ ский опыт, когда переохлажденная на несколько градусов ниже нуля вода почти мгновенно кристаллизуется по всему объему от легкого щелчка по стакану. Кристаллизация всег¬ да идет с выделением тепла, поэтому в стакане с замерзшей водой всегда некоторое время находится в небольшом коли¬ честве незамерзшая вода с температурой около 0°С. 6. Поскольку решение есть, применять ТРИЗ не требуется 7. В результате решения обращенной задачи появилась следующая гипотеза: разрушение микропровода происходит из-за возникновения двух зон кристаллизации. Поскольку мы имеем дело с очень чистым веществом, кристаллизация начинается в зоне минимальной температуры — при темпера¬ туре ниже точки затвердевания. При этом выделяется неко¬ торое количество тепла, не дающее застыть прилегающему к зоне кристаллизации слою жидкости. Вместе с тем кристал¬ лизация начинается и в слоях, более удаленных от зоны с ми¬ нимальной температурой. Причиной может быть толчок жид¬ кости, возникающий в момент кристаллизации в самой холод¬ ной зоне. Так возникает «ловушка» для слоя жидкого метал¬ ла между двумя зонами кристаллизации. При затвердева¬ нии этого слоя металлу уже не остается места для расшире¬ ния^ в результате он разрывает стеклянную трубку. При этом провод разламывается на мельчайшие кусочки. Проверка гипотезы оказалась несложной. Было известно, что зона кристаллизации слегка светится. Приглядевшись к свечению внимательнее, обнаружили две светящиеся точки, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга. Две точки соответствовали двум зонам кристаллизации. Выясни¬ лось также, что две зоны наблюдаются и при изготовлении микропровода из других металлов, но поскольку объем жид¬ кой и твердой фаз оставался одинаковым, микропровод не рвался. 126
8. Для устранения брака необходимо сблизить зоны крис¬ таллизации. Это легко сделать, введя дополнительное охлаж¬ дение, отбирающее тепло, выделяющееся в зоне первичной кристаллизации. На примере этой задачи можно убедиться в том, как очень трудная исследовательская задача после обращения стано¬ вится настолько легкой, что для ее решения даже не требует¬ ся применять аппарат ТРИЗ. Но, конечно, так бывает не всегда. Задача 26. Существует способ магнитоабразивной обра¬ ботки деталей, при котором масса стального абразивного порошка удерживается на круге из магнитного материала за счет магнитных сил. Круг вращается, порошок мягко касает¬ ся детали и полирует ее. Однажды было обнаружено, что та¬ ким способом обрабатываются не только обычные детали, но и детали из твердого сплава. Но мягкий порошок не может обрабатывать более твердую деталь! Как же это объяснить? 1. Система для магнитоабразивной обработки включает деталь, вращающийся магнит, магнитный порошок. При вра¬ щении магнита порошок обрабатывает деталь, твердость ко¬ торой выше. Обычно это невозможно. Как объяснить наблю¬ даемое явление? 2. Обращенная задача. Система для магнитоабразивной обработки включает деталь, магнитный порошок, вращаю¬ щийся магнит. Необходимо обеспечить обработку твердой детали более мягким порошком. 3. В технике известен способ обработки твердого материа¬ ла мягким—это электроискровая обработка. В частности, в одной из первых установок электроэрозионной обработки медный электрод-пуансон обрабатывал стальные и твердо¬ сплавные детали. , 4. Имеющиеся ресурсы — вещества порошка и детали; поля — механическое вращение порошка, механическое поле трения порошка о деталь, магнитное поле, создаваемое вра¬ щающимся кругом. 5. Необходим физический эффект, превращающий имею¬ щиеся поля в электрическое. Такой эффект широко известен: перемещающееся относительно проводника магнитное поле может создавать в нем электрическое. 6. Строим исходную вепольную модель: В1—деталь, В2 — порошок, П — механическое поле (абразивное дейст¬ вие). Магнитное поле в процессе полирования не участвует, оно предназначено для удержания порошка. Таким образом, получаем неэффективный веполь. Необходимо его форсиро¬ вать. По стандарту 2.2.1 нужно перейти к использованию бо¬ лее эффективных полей. Возможен также переход к сложным 127
веполям (введение второго поля по стандарту 2.1.2). По¬ скольку среди готовых ресурсов подходящего поля нет, вто¬ рое поле может быть производным ресурсом — электрическое поле (см. предыдущий пункт) и тепловое, которое может быть получено из механического — трения порошка о деталь. 7. Формулируем две гипотезы: причиной обработки явля¬ ются электрические искры (электроэрозионная обработка); поверхность детали размягчается за счет выделяющегося при обработке тепла. Для проверки гипотез нужно поставить два эксперимента. Эксперимент первый — отключение теплового поля, на¬ пример, охлаждение зоны обработки. Результат — нет влия¬ ния на обработку. Тепловое поле исключается. Эксперимент второй — обнаружение электрических искр, то есть задача на обнаружение. Исходная вепольная мо¬ дель: В1 — порошок, П — электромагнитное излучение. По стандарту 4.2.1 вводим В2, преобразующее поле П в другое, хорошо обнаружимое. Например, можно поднести к зоне об¬ работки антенну чувствительного приемника. Искры будут вызывать помехи. Этот эксперимент дал положительный ре¬ зультат. 8. Явление полезное, устранять его не требуется. Исполь¬ зуя стандарты, это полезное действие можно усилить. Задача 27. В предвоенные годы были созданы бетонобой- ные снаряды большого калибра — 155 миллиметров (рис. 10). При опытных стрельбах произошло несколько неожидан¬ ных взрывов снарядов сразу после вылета из ствола орудия. Снаряд нормально срабатывает следующим образом. При ударе о преграду боёк, лежащий на дне латунного стакана и прижатый к нему пружиной, ударяет по капсюлю, который, в свою очередь, подрывает взрывчатку. Как объяснить причи¬ ну преждевременных взрывов? Предположение, что взрыв происходит из-за торможения о воздух, неверно, так как пружина жесткая, рассчитывалась на сильный удар о бетонную преграду... 1. Система для подрыва взрывчатки включает боёк, пру¬ жину, капсюль, взрывчатку. При вылете снаряда из ствола боёк ударяет по капсюлю, вызывая взрыв, тогда как этого не должно происходить — боёк должен удерживаться пру¬ жиной в отсутствие резкого торможения снаряда. Как объяс¬ нить причину взрыва? 2. Обращенная задача. Система для подрыва включает боёк, капсюль, пружину. Необходимо заставить боёк сжать пружину и ударить по капсюлю в отсутствие резкого тормо¬ жения снаряда. 3. Известных технических решений не обнаружено. 128
4. Ресурсы вещественные: материал бойка, взрывчатка; ресурсы полевые: ускорение при вылете снаряда, сопротивле¬ ние воздуха снаряду. 5. Физические эффекты, способные вызывать неожидан¬ ный взрыв: электризация, вызывающая проскакивание искр во взрывчатке; химические эффекты — химическая неста¬ бильность взрывчатки, которая может возникнуть при нару¬ шении технологии ее изготовления или хранения и в принципе способна вызвать взрыв при ускорении. 6. Решение обращенной задачи по АРИЗ-85В. 1.1. Мини-задача. Техническая система для подрыва сна¬ ряда сразу после вылета включает боёк, капсюль, пружину. ТП-1: если пружины нет, то боёк может ударить по капсюлю в момент вылета снаряда из ствола, но тогда он может взор¬ ваться в любое время. ТП-2: если пружина на месте, боёк не может ударить по капсюлю в нужный момент, но снаряд не взорвется в любое время. Необходимо при минимальных изменениях в системе обес¬ печить удар бойка по капсюлю в нужный момент. 1.2. Изделие — боёк (Б). Инструмент — пружина (П) — отсутствующая, присутствующая. Рис. 10. Бетонобойный снаряд: а — снаряд в сборе: / — наконечник; 2 — корпус; 3 — взрывчатка; 4 — взрыватель; б — взры¬ ватель: 1 — капсюль; 2 — пружина, 3 — боёк 9 зак №91188 129
1.4. Выбираем ТП-2, так как по условию задачи взрывов в другие моменты не было. 1.5. Усиление конфликта. Пружина очень сильная. 1.6. Дано: боёк и пружина. Пружина не позволяет бойку двигаться. Необходимо ввести икс-элемент, который обеспе¬ чивает движение бойка, не меняя пружину. 1.7. Исходная вепольная модель: В1 — боёк, В2—пру¬ жина, П — поле упругих сил пружины. Это вредный веполь. Поскольку вводить вещества мы не можем, разрушение дол¬ жно быть по стандарту 1.2.4 — введение противополя. 2.1. Оперативная зона — пространство, включающее боёк и пружину: 2.2. Т1 — момент вылета, Т2 — время разгона снаряда. 2.3. ВПР: Ресурсы Вещества Поля Внутрисистемные ресурсы (03): инструмент — пружина изделие — боёк Внешнесистемные: часть снаряда внешняя среда Надсистемные: орудие Сталь Сталь Латунный стакан, капсюль, взрывчатка Воздух Пороховые газы, ствол Упругость Силы инерции, энергия разгона Фоновые поля Энергия разгона 3.1. Икс-элемент, абсолютно не изменяя систему и не вы¬ зывая вредных явлений, обеспечивает движение бойка, не меняя пружину. 3.2. На шаге 1.7 мы определили, что для разрушения вредного веполя нужно ввести поле противоположного дей¬ ствия. Значит, икс-элемент должен быть полем. Среди ресур¬ сов наиболее подходящее поле — силы инерции бойка. 3.3. Силы инерции должны двинуть боёк к капсюлю, что¬ бы обеспечить взрыв, и. не должны двигать боёк к капсюлю, так как по законам физики действуют в противоположную сторону. 130 1.3. Схема конфликта:
3.5. Оперативная зона сама обеспечивает изменение на¬ правления действия сил инерции в нужный момент. 3.6. Исходная вепольная модель: В1 — боёк. Для того чтобы изменить направление сил инерции, нужно ввести В2 и поле П. 4.1. Было: под действием сил инерции «человечки» бойка двигаются не к пружине, а давят на дно стакана. Стало: новая группа «человечков» толкает «человечков» бойка в противоположном направлении. Новая группа «человечков» тоже должна быть из ресур¬ сов. Это — дно стакана. Силы инерции, отжимающие боёк ко дну, деформируют его (прогибают). После окончания раз¬ гона силы инерции исчезают, и дно стремится вернуться в ис¬ ходное состояние за счет сил упругости. Упругое дно толкает боёк вперед, сжимая пружину. 7. Формулировка гипотезы. Взрыв происходит потому, что во время разгона деформируется дно стакана-взрывате¬ ля. После прекращения давления на дно за счет упругих сил оно возвращается в исходное положение, толкая боёк к кап¬ сюлю. Это явление не сказывалось на снарядах малого кали¬ бра, так как там прогиб был небольшим. Проверить гипотезу можно, попробовав устранить вред¬ ное явление. 8. Как устранить? Имеем вредный веполь: В1 — дно, В2 — боёк, П — упругие силы. Разрушить вредный веполь можно по стандарту 1.2.1 — ввести В3 (теперь нет запрета на введе¬ ние новых веществ), которое должно погасить действие упру¬ гих сил. Для этого подойдет промежуточная пластина из пластичного материала, способного гасить энергию за счет деформации, например из свинца. После введения такой прокладки взрывы прекратились. Еще одно важнейшее направление использования приема «обращение задачи» — выявления скрытых дефектов в де¬ талях и конструкциях, скрытых недостатков в технологиче¬ ских процессах, как действующих, так и на стадии их проек¬ тирования. В этом случае можно воспользоваться модифи¬ кацией приема «обращение» — «диверсионным подхо¬ дом». Сущность диверсионного подхода заключается в том, что при анализе конструкции или технологии задается вопрос: как этот объект испортить? Как добиться дефектов и брака, причем так, чтобы его не могли выявить ни ОТК, ни другие методы контроля? То есть, по сути дела, нужно придумать «диверсию». А после того как способы «испортить» деталь, объект будут найдены, возникает новая задача: как этого не допустить? 9! 131
Такого рода анализ необходим не только для готовяще¬ гося к выпуску изделия, проектируемой технологии, но и для новых юридических законов, правительственных постановле¬ ний, в особенности для выявления и устранения возможнос¬ тей аварий, катастроф, экспертизы крупномасштабных проек¬ тов на экологическую безопасность с целью своевременного выявления возможных нежелательных последствий и их не¬ допущения. Примеры. При анализе контактного узла автоматического выключателя была поставлена задача выявить слабые места в технологии его изготовле¬ ния, в которых может возникать брак. Был сформулирован «диверсионный» вопрос: как испортить контакт. (Контакт — деталь, изготавливаемая из двух спаянных частей,— предназначен для работы в электрических цепях.) Одно из предложений заключалось в том, что половинки контакта нужно паять не по всему сечению, а только по наружному периметру. Плохо спаянная деталь в этом случае будет иметь повышенное электрическое сопротивление, поэтому при прохождении через нее максимальных токов она перегреется и развалит¬ ся на части. А по внешнему виду ее ничем не отличишь от запаянной, как по¬ ложено по технологии. Когда эта идея была высказана, обнаружилось, что именно так и проис¬ ходит часто в действительности: рабочие в целях ускорения процесса пайки и экономии серебряного припоя наносили его только по наружному периме¬ тру детали. Выяснилось также, что при эксплуатации были случаи разруше¬ ния контактов от перегрева, но причина этого была неизвестна. Благодаря диверсионному подходу удалось ее выявить. А устранить брак оказалось не¬ сложно, введя, например, отбраковку контактов по электрическому сопротив¬ лению. При изготовлении рабочих органов насосов путем литья «в землю» шел большой брак. Причина этого, как выяснилось позже, крылась в том, что за последнее десятилетие почти утроилась норма выработки изделий на одного литейщика, выполнить ее с высоким качеством стало практически невозмож¬ но; рабочие стали нарушать технологию. Анализ последней показал, что в ней имеются, по крайней мере, две операции, которые невозможно прокон¬ тролировать в процессе работы, и, следовательно, допускающие недобро¬ совестность. Технология была переработана, вместо простого литья было предложено сначала изготавливать наиболее ответственную центральную часть детали точным литьем по выплавляемым моделям, а затем производить заливку всей детали вместе с готовой центральной частью в земляную форму. Технологи считали, что теперь брака станет меньше. Однако проведенный «диверсионный» поиск показал, что в новой технологии операций, не под¬ дающихся контролю, стало не меньше десяти. Это означало, что при сохра¬ нении существующих норм выработки новая технология станет еще более «беззащитной», брак увеличится. Рекомендации по использованию инструментов ТРИЗ Применение инструментов ТРИЗ для решения производ¬ ственных задач началось практически параллельно с их раз¬ работкой. Все методические приемы, правила и рекомендации тут же проверялись на практике сначала автором ТРИЗ, а затем подготовленными людьми — обученными на семинарах либо освоившими методику самостоятельно по книгам. 132
По мере разработки и апробирования новых инструментов ТРИЗ стали возникать вопросы: в какой последовательности их использовать, какой инструмент в каких случаях наиболее эффективен, обязательно ли знакомиться со всеми инструмен¬ тами? Практика показала, что разные инструменты ТРИЗ обла¬ дают разной эффективностью, в зависимости от уровня ре¬ шения задач, требуют разного времени для усвоения и при¬ менения. Конечно, точные оценки здесь невозможны, но при¬ мерные приведены на рис. 11. Приемы устранения технических противоречий — самый простой для изучения и использования инструмент. Для хо¬ рошего практического овладения им требуется 10—12 учеб¬ ных часов и 10—20 часов самостоятельной работы. Сам про¬ цесс решения задачи после такой подготовки занимает немно¬ го времени — в пределах нескольких часов. Вепольный анализ и стандарты на решение изобретатель¬ ских задач для освоения требуют примерно такого же време¬ ни, в основном на отработку техники построения вепольных формул и на тренировку в поиске необходимых для данной задачи стандартов. Затраты времени на процесс решения так¬ же невелики. Тем не менее в целом этот инструмент дает решения, как правило, более высокого уровня, чем приемы, Рис. 11. Сравнительная эффективность разных инструментов ТРИЗ и метода проб и ошибок в решении задач разных уровней: а — метод проб и ошибок; б — приемы разрешения технических противоречий; в — вепольный анализ и стандарты на решение изобретательских задач; г — алгоритм решения изобретательских задач (кривая оборвана, поскольку пока нет достаточной информации для статистически обосно¬ ванного выводб об эффективности АРИЗ в зоне решений высшего уровня) 133
хотя как тот, так и другой недостаточно эффективны при решении плохо поставленных задач — в тех случаях, когда имеется не столько изобретательская задача, сколько изобре¬ тательская ситуация. В последнем случае гораздо эффективнее АРИЗ. Для его практического освоения требуется существенно больше вре¬ мени и усилий — не менее 40—60 учебных часов и до 200 ча¬ сов самостоятельной работы. Решение задач с помощью АРИЗ также-достаточно трудоемко — иногда десятки, а по¬ рой и согни рабочих часов. Но это немного, если учесть, что такие задачи, как правило, ждут десятилетиями своего ре¬ шения. Специалист, владеющий инструментарием ТРИЗ, спосо¬ бен получать решения на 1—2 уровня выше, чем даже опыт¬ ный изобретатель, но не знакомый с ТРИЗ. Имеется разница и между специалистом, только что прошедшим обучение по ТРИЗ, и тем, кто пользуется теорией много лет, но не столько в уровне решений, сколько в скорости их получения (за счет более обширного фонда задач-аналогов, наработанной тех¬ ники формулирования шагов АРИЗ). Вместе с тем сегодня имеется возможность уменьшить и это различие, а также повысить уровень решений с помо¬ щью современных средств вычислительной техники. Группой специалистов по ТРИЗ под руководством В. М. Цурикова разработана интеллектуальная система поддержки изобре¬ тателя «Изобретающая машина» (ИМ). В основе системы лежит высокого уровня машинный язык «Пролог». Конечно, машина сама задачи не решает. Она предлагает решающе¬ му подходящие к той или иной конкретной задаче инструмен¬ ты ТРИЗ, подсказывает задачи-аналоги, напоминает о физи¬ ческих, химических и других эффектах, доброжелательными вопросами помогает изменить задачу, оценить степень идеальности полученных решений. Применение ИМ позволя¬ ет не только быстро и эффективно решать задачи, но и резко ускоряет процесс освоения ТРИЗ. Сегодня на базе ИМ отра¬ батываются программы, целевые алгоритмы, предназначен¬ ные для отдельных типов задач, снабженные специально по¬ добранным информационным фондом и т. п. Из рис. 11 видно, что задачи не очень высокого уровня могут успешно решаться разными инструментами. Известны случаи, когда изобретатели-практики предпочитают исполь¬ зовать какой-то один инструмент, например приемы устране¬ ния технических противоречий. Однако, несмотря на то что и один инструмент может обеспечить получение приемлемых решений, комплекс инструментов выводит на более идеаль¬ ные и, следовательно, более эффективные решения. 134
Опыт выбора инструментов, как правило, вырабатывается еще во время обучения в результате решения десятков учеб¬ ных задач и зацепляется практикой. Для облегчения этого процесса могут быть предложены следующие рекоменда¬ ции по работе с уже сформулированными задачами. 1. Определить тип задачи: на изменение системы; на изме¬ рение или обнаружение; исследовательская (решается в пос¬ ледовательности, приведенной в приложении 8). 2. Построить исходную вепольную модель задачи и пре¬ образовать ее в зависимости от вида исходной модели по стандартам классов 1, 4. Рассмотреть возможность развития решения по стандартам классов 2, 3 и повышения его идеаль¬ ности по стандартам класса 5. При необходимости могут быть привлечены указатели физических, химических и других эф¬ фектов. 3. Если в задаче сформулировано техническое противо¬ речие, либо оно появилось при попытке решения, в том числе и по стандартам, рассмотреть возможность его устранения с помощью типовых приемов. 4. Решить задачу по АРИЗ. Успешному решению изобретательских задач часто ме¬ шают несколько распространенных заблуждений. Вот наибо¬ лее существенные из них. 1. Решающий заявляет: «Задача поставлена неточно. Дайте мне точную формулировку, вот тогда...» Между тем изобретательские задачи никогда не бывают поставлены точ¬ но (в противном случае они решались бы автоматически). Процесс решения по ТРИЗ и состоит в последовательном уточнении условий: из расплывчатой ситуации выделяется за¬ дача, затем — модель задачи, наконец — физдротиворечие, содержащееся в выбранной модели. Уточнение и преобразо¬ вание исходной формулировки — обязанность изобретателя. 2. Слушатели иногда отказываются решать задачи, не относящиеся к сфере их деятельности. Но сильное решение всегда выводит изобретателя за рамки его специальности. Научиться хорошо решать трудные задачи — значит на¬ учиться смело выходить за пределы узкой специализации. Трудности здесь в основном психологические, ибо для обнару¬ жения принципиально нового решения подчас достаточна физика в объеме средней школы. 3. Считают, что для решения задачи необходимо собрать как можно больше информации. Это — результат использо¬ вания традиционного метода проб и ошибок, когда любое, даже случайно услышанное слово может натолкнуть на идею решения. При анализе задачи по ТРИЗ излишняя информа¬ ция скорее вредна, чем полезна. Более того, весь анализ осно¬ 135
ван на постепенном избавлении от всего лишнего в задаче, чтобы в итоге выделить ее ядро — физическое противоречие. Для решения задачи в первую очередь необходим специали¬ зированный информационный фонд ТРИЗ. Если же какой- либо информации в условии задачи действительно не хватает, то это выявится в процессе анализа, и найти ее будет намного проще, так как будет известно, что именно требуется. 4. Начинающие изобретатели часто не решаются анали¬ зировать задачу инструментами ТРИЗ, если не угадывают сразу ответ. Во-первых, нет смысла разбирать задачу только для того, чтобы выйти на заранее угаданное решение. Во- вторых, ТРИЗ нужен именно для «глухих» задач, где решение сразу не видно. В-третьих, даже если ответ угадан или полу¬ чен с использованием одного инструмента, всегда есть смысл продолжить работу с помощью других инструментов ТРИЗ — задача может иметь не одно решение, и вполне возможно, что лучшее еще не найдено... В заключение несколько советов. Никогда не старайтесь угадать решение — главное четко и последовательно выполняйте шаги, правила, рекомендации ТРИЗ. При,сомнениях обращайтесь к приведенным в тексте примерам и формулируйте свои задачи по аналогии с ними. Как ни парадоксально, но только четкие формулировки, а не попытки угадать обеспечивают высокую вероятность нахож¬ дения решения. Конечно, и рекомендации ТРИЗ не всегда идеальны, но они выявлены и проверены на решении тысяч задач. При желании что-то изменить, улучшить попробуйте сперва сделать «как надо», а потом экспериментировать. Максимально используйте каждый шаг, не надейтесь, что «получится дальше». Но и не «зависайте» слишком долго на каком-то одном шаге, переходите к следующему как только почувствуете, что исчерпалась новизна, что ничего нового этот шаг не дает. Лучше через несколько шагов вернуться на¬ зад и заново выполнить «трудный шаг», используя новую ин¬ формацию. Обязательно записывайте подробно весь процесс анали¬ за, все шаги, свои размышления, появившиеся решения, воз¬ никающие по ходу дела новые задачи. Но не «перебегайте» в процессе работы к другим задачам, даже если покажется, что иная линия анализа эффективнее. Доведите до конца анализ в выбранном направлении и потом начните новый. Не прекра¬ щайте анализ и не меняйте его направления при кажущейся невозможности решения, возрастании нелепости, даже «ди¬ кости» формулировок. Эта «дикость»— свидетельство эффек¬ тивного преобразования задачи, возможности появления но¬ вых нетривиальных идей, признак того, что решение близко. 136
Не торопитесь, работайте в спокойном, несколько даже замедленном темпе, не бойтесь многократных возвратов на¬ зад в процессе анализа — каковы бы не были потери време¬ ни при анализе, они будут несоизмеримо меньше, чем потери, связанные с недостаточно четким, качественным, не доведен¬ ным до конца решением. Не удовлетворяйтесь частичной победой, решениями «вроде бы неплохими». Любое решение старайтесь «дожать», сделать идеальнее, проще, дешевле и т. п. Закончив решение, проверьте — все ли инструменты, все ли возможности исполь¬ зованы, нельзя ли еще улучшить ответ... Не следует также терять сразу интерес к решенной задаче, найденные идеи полезно запоминать. В значительной мере эффективность практической работы специалиста-поискови- ка определяется хранящимся у него в памяти информацион¬ ным фондом, существенной частью которого являются зада¬ чи-аналоги — эффективные изобретательские решения высо¬ кого уровня, которые могут быть использованы в дальней¬ шем. Конечно, нельзя рассчитывать только на память. Зада¬ чи и их решения следует выписывать на карточки, тогда со временем образуется изобретательская картотека, сущест¬ венно повышающая успех в решении задач.
Комплексное применение ТРИЗШ ФСА. История создания и основные положения Сегодня отдельные инструменты ТРИЗ и вся теория в комплексе широко используются на сотнях предприятий. Эту работу ведут как отдельные специалисты, так и специально созданные группы. Но максимальная эффективность может быть достигнута там, где использование ТРИЗ носит не эпи¬ зодический характер, а пронизывает весь цикл производ¬ ства, начиная от проектирования нового изделия до послед¬ ней модернизации: Такой подход реализуется в рамках сис¬ темы функционально-стоимостного анализа (ФСА). ФСА — действенный и универсальный инструмент на¬ правленного совершенствования различных аспектов произ¬ водственной деятельности, объединяющий в единую систему экономические, организационные и творческие приемы и методы решения разнообразных задач и проблем. Любая вещь, когда-либо создаваемая человеком, предна¬ значалась для выполнения определенных полезных функций. При этом обычно интуитивно прикидывали, окупятся ли за¬ траты на создание вещи той пользой, которую она принесет. Но со временем техника настолько усложнилась, что простые интуитивные представления перестали срабатывать, возник¬ ла необходимость в научном подходе к оценке эффективнос¬ ти затрат, в методике определения, насколько функции, вы¬ полняемые изделием, соответствуют стоимости их осущест¬ вления, можно ли эти же функции реализовать с меньшими затратами, либо при тех же затратах, но с большей эффектив¬ ностью. Наиболее остро эта проблема встала во время второй мировой войны. Так, перед самой войной в СССР был принят на воору¬ жение самолет-истребитель ЛАГГ-З. В его конструкции ши¬ роко использовалась так называемая дельта-древесина, тре¬ бовавшая для своего изготовления большого количества фе¬ нольных смол, закупавшихся за границей. В начале войны не было возможности быстро доставлять эти смолы, и производ¬ ство ЛАГГ-З пришлось прекратить. Тогда всего за несколько месяцев генеральный конструктор С. А. Лавочкин со своими помощниками сумел превратить ЛАГГ-З в ЛА-5—один из лучших истребителей войны. Он не требовал дефицитных 139
материалов, имел меньшую стоимость и лучшие боевые ка¬ чества, чем ЛАГГ-3. Большую роль в борьбе с фашистскими бомбардиров¬ щиками сыграла 85-миллиметровая зенитная пушка образца 1939 года. Организовать ее массовый выпуск помогла модер¬ низация, проведенная коллективом завода в 1941 —1942 гг. без остановки производства. На каждом орудии удалось сэкономить до 630 кг легированных и углеродистых сталей и 51 кг цветных металлов. Трудоемкость его изготовления была снижена с 2051 до 1360 человеко-часов. Особенно наглядно проявилась эффективность выяв¬ ления резервов в истории создания ручного автоматического оружия. В 1939 году был принят на вооружение пистолет- пулемет Дегтярева, отлично себя зарекомендовавший. Трудоемкость его изготовления составляла 24 часа. В 1941 году его сменил пистолет-пулемет Шпагина — знаменитый ППШ. Его трудоемкость, благодаря широкому применению штамповки и сварки, составила 7 часов, масса уменьши¬ лась на 600 г по сравнению с предшественником, а в 1943 году в блокадном Ленинграде в условиях острейшего дефицита было налажено производство пистолета-пу¬ лемета Судаева, который при более высоких боевых каче¬ ствах имел трудоемкость всего 2,7 часа и массу на 2,2 кг меньше, чем ППШ. Можно привести еще множество примеров того, как уда¬ валось найти самую неожиданную замену дефицитным мате¬ риалам, когда при отсутствии самых необходимых инстру¬ ментов на выручку приходили изобретательность, рабочая смекалка. Работы, требовавшие по довоенным нормам много¬ месячной подготовки, выполнялись за неделю, один человек заменял целую бригаду, а бригада выпускала продукции больше, чем весь цех до войны. Этот период можно считать первым этапом* становления ФСА в СССР, хотя само назва¬ ние появилось много позже. Основные теоретические положения ФСА были разрабо¬ таны примерно в одно и то же время в СССР конструктором Пермского телефонного завода Ю. М. Соболевым и работ¬ ником фирмы «Дженерал Электрик» Л. Майлзом в США. Главным исходным положением ФСА является представ¬ ление о наличии в любом объекте скрытых резервов совер¬ шенствования. Откуда они берутся? Никто не заинтересован в создании резервов, более того, принимаются меры к их сни¬ жению, а они тем не менее все же появляются. Причин тому немало: например, неэффективное исполь¬ зование научной и технической информации; пренебрежи¬ тельное отношение конструкторов к экономической стороне 140
дела; неоправданное завышение технических параметров изделий, их узлов и деталей; несогласованность работы кон¬ структорских, технологических и производственных служб на предприятии и т. п. Нередко причиной неоправданного появления резервов оказываются временные неоптимальные решения, принятые в условиях нехватки времени или отсутствия в данный мо¬ мент нужного материала, оборудования и закрепленные за¬ тем в технической документации на все время выпуска из¬ делия. Приводит к появлению в конструкции излишних ре¬ зервов недостаточная, а порой и избыточная, степень унифи¬ кации изделий, когда необоснованно объединяется ряд типо¬ размеров изделий, каждый из которых рассчитан на массовое производство. Но главной причиной закладки ненужных резервов яв¬ ляется психологическая инерция специалистов, технический консерватизм, привычка к однобокому, узкому взгляду на выполняемую работу. Это не позволяет системно подойти к создаваемым устройствам, технологическим процессам, уви¬ деть их во взаимодействии с другими системами, в динамике непрерывного развития, широко, по-государственному от¬ нестись к получению экономического эффекта от разработки, преодолеть ведомственные интересы. Привычка к шаблону, неумение, неорганизованность, нехватка времени, а порой нежелание искать новые решения, даже страх перед новым и трудностями, связанными с его внедрением, приводят к тому, что иногда новые изделия оказываются дороже и хуже, чем давно выпускаемые советские и зарубежные аналоги. Однако и в том случае, если изделие отлично спроекти¬ ровано, его технология прогрессивна и хорошо отработана, и в момент выпуска резервов совершенствования практиче¬ ски нет, через некоторое время они появятся по мере создания новых материалов, более эффективных технических решений, внедрения более производительных технологических процес¬ сов, нового оборудования. Тогда наступает время проведе¬ ния ФСА — целенаправленного поиска резервов. В прило¬ жении 11 приведена таблица наиболее часто встречающихся резервов совершенствования изделий. С момента своего зарождения ФСА был направлен имен¬ но на совершенствование выпускаемой продукции и в конеч¬ ном итоге на снижение затрат в производстве. В начальный период своего существования ФСА рассматривался только как средство ликвидации излишеств, при этом цель анализа представлялась чисто экономической — проверка статей за¬ трат. Позже, на разных этапах развития, ФСА определяли как программу изучения изделия, как научную, функциональ¬ 141
но и системно ориентированную методологию комплексной рационализаторской деятельности и даже как особый спо¬ соб мышления. Соответственно неоднократно предлагались и использова¬ лись различные названия для самого анализа — от простого «стоимостного анализа» (Уа1и апа1уз15), до сих пор широко применяемого в США, «инженерно-стоимостного анализа», «анализа затрат на основе потребительской стоимости» (<ЗеЬгаисНз\уег1 Коз1еп Апа1узе), принятого в ГДР, и до применяемых в СССР наименований «функционально-стои¬ мостной» или «функционально-экономический анализ». Высокая результативность ФСА обусловила его широкое распространение в США, Англии, ФРГ, Канаде, Японии и других капиталистических странах. В социалистических странах этот метод стал применяться сначала в ГДР и Че¬ хословакии, затем в Польше, Венгрии, Румынии, Болгарии, Югославии. Становление системы ФСА в СССР происходило в 50— 60-е годы, когда отрабатывались и использовались отдель¬ ные составные элементы современного ФСА — поэлементный анализ, комплексный технико-экономический анализ про¬ изводства, научные методы поиска новых технических реше¬ ний, коллективное творчество. Одним из первых организаторов коллективной творче¬ ской работы по выявлению скрытых резервов в нашей стране (30-е годы) стал молодой инженер, впоследствии нарком, ми¬ нистр, а затем и заместитель председателя Совета Министров СССР Иван Федорович Тевосян. Он создал группу из лучших в металлургии специалистов, включавшую ученых и опыт¬ ных производственников. Этот «кулак» (то, что мы теперь на¬ зываем временной рабочей группой) во главе с самим И. Ф. Тевосяном, в то время начальником объединения «Спец- сталь», выезжал на неблагополучный завод. Члены группы изучали весь производственный процесс, читали лекции и вели практические занятия с заводскими работниками, зна¬ комили их с новейшим опытом, помогали наладить дело, выявить причины прорыва и преодолеть их. Об этом расска¬ зал в 1934 году с трибуны XVII съезда партии Серго Орджо¬ никидзе (Арзуманян А. Иван Тевосян. М.: Политиздат, 1983). Современный период развития ФСА начался в конце 60-х годов. Масштабы применения ФСА для сокращения издер¬ жек производства начали принимать определенно очерчен¬ ный характер. ФСА практически, используется на заводах «Уралмаш» и Свердловском машиностроительном им. Воров¬ ского, во ВН-ИИэлектроаппарат, на ряде других предприя¬ тий, объединений и организаций. С 1977 года ФСА широко 142
используется на всех предприятиях Министерства электро¬ технической промышленности, а в настоящее время и на предприятиях других отраслей. Использование ФСА на предприятиях Молдавии началось в 1977 году. Первым применил его завод «Молдавкабель». Проведенный ФСА по совершенствованию проводов для ком¬ плектации погружных насосов позволил ежегодно эконо¬ мить около 20 тонн меди, 250 тонн пластмассы, 800 тыс. киловатт-часов электроэнергии. На десять тысяч нормо-часов снижена трудоемкость, а общий экономический эффект пре¬ высил 13 млн. рублей. Хорошие результаты дало применение элементов ФСА и на ряде других предприятий Молдавии. Наиболее общее определение ФСА дано в «Основных положениях методики проведения функционально-стоимост¬ ного анализа», утвержденных постановлением Государст¬ венного комитета Совета Министров СССР по науке и техни¬ ке (1982 г.). Согласно ему, ФСА — это метод системного исследования объекта (изделия, процесса, структуры), на¬ правленный на повышение эффективности использования ма¬ териальных и трудовых ресурсов. По внутреннему своему содержанию ФСА — это ком- плексно-целевая программа, объединяющая три основные составляющие — технико-экономический анализ, органи¬ зационно-технические мероприятия и научную методологию поиска новых решений,— направленная на выявление и ис¬ пользование резервов совершенствования любых объектов. ФСА позволяет сформулировать цель работы, наметить пути достижения цели и последовательно пройти весь путь вплоть до ее реализации, сочетая при этом самые разные, но взаимно дополняющие друг друга методы. Технико-экономический анализ направлен в первую оче¬ редь на обоснованный выбор для проведения ФСА таких объектов, совершенствование которых может дать оптималь¬ ный для этих условий экономический эффект, высокие тех¬ нические результаты. Для этого используются экономиче¬ ские критерии в сочетании с экспертными оценками ответ¬ ственных и компетентных специалистов. Не менее важна роль экономического подхода при выборе узлов и деталей изделия, э первую очередь подлежащих улучшению. Значимость экономических расчетов возрас¬ тает, если приходится выбирать между несколькими вари¬ антами решения, для того чтобы найти наиболее эффектив¬ ный и легко используемый вариант, самые экономичные пути его реализации. Научная методология поиска новых решений — главное 143
отличие ФСА от традиционных методов экономии материаль¬ ных и трудовых ресурсов, улучшения качества изделий. Эффект ФСА достигается за счет целенаправленного поиска новых, более эффективных технических и организа¬ ционных решений, позволяющих изделиям выполнять функ¬ ции с минимальными затратами, то есть повышать их иде¬ альность. В этом ФСА тесно смыкается с изобретательской и рационализаторской работой. Однако традиционные формы такой работы, связанные со стихийным, ненаправленным поиском новых решений небольшим числом одаренных от природы изобретателей, оказываются трудно совместимыми с плановостью работ по ФСА. Именно поэтому с самого на¬ чала существования ФСА его связывали с теми или иными эвристическими приемами и методами, начиная от самых простых (типа предложенного Л. Майлзом метода «обдув¬ ки») [1]. В дальнейшем специалисты по ФСА постепенно, по мере освоения, переходили к использованию (кроме функциональ¬ ного и поэлементного подходов) мозгового штурма, морфоло¬ гического анализа и других методов активизации поиска. Первые успехи ФСА в нашей стране тоже были связаны с этими простейшими методами. Они позволяли находить ре¬ шения несложных задач, выявлять упущения в конструк¬ циях и технологии, ошибки и просто глупости. Но там, где верхний слой наиболее простых решений был снят, эффект ФСА стал стремительно падать. Особенно это сказалось на предприятиях, выпускающих ограниченный ассортимент из¬ делий. В этой ситуации у специалистов ФСА возникла необ¬ ходимость в более эффективных методиках поиска нового Получился стихийный широкомасштабный эксперимент по проверке эффективности различных методов поиска новых решений. В результате было установлено, что единственной методикой, дающей стабильные высокие результаты, доступ¬ ной для овладения, оказалась ТРИЗ, которая и составляет основу методологии поиска нового при проведении ФСА (ряд других методов, о которых шла речь выше, применяются в качестве вспомогательных). Организационно-технические мероприятия ФСА включа¬ ют создание постоянно действующих органов ФСА на пред¬ приятии, организацию работ по поиску новых решений, их экспертизе и внедрению. К постоянно действующим относят¬ ся служба ФСА, организующая всю работу, и совет ФСА — руководящий орган ФСА на предприятии. Работа по поиску новых решений ведется с помощью временной рабочей груп¬ пы (ВРГ)—своего рода комплексной творческой бригады, формируемой на время првведения данной конкретной рабо¬ 144
ты. ВРГ работает под руководством ведущего, владеющего методологией поиска новых решений. В качестве членов ВРГ приглашаются специалисты, имеющие отношение к разным этапам производственного цикла совершенствуемого изде¬ лия (или технологии), а также несколько человек, не свя¬ занных непосредственно с данной системой, но обладающих хорошей творческой подготовкой и обширными знаниями в других областях техники. ВРГ позволяет разрешить одно из наиболее существенных противоречий, возникающих при совершенствовании техники: для того чтобы совершенство¬ вать систему, необходимо прекрасно, до тонкостей, знать эту систему, то есть быть специалистом в данной области; но именно специалисты подвержены наиболее сильно психо¬ логической инерции, мешающей находить новое; дилетанты же, пусть даже широко образованные, владеющие методами поиска, но не знающие конкретно именно этой системы, не могут рассмотреть ее комплексно, выявить задачи и отобрать именно те, которые нужно решить в первую очередь. Кол¬ лективное творчество — сотрудничество работников разных специальностей, представителей разных служб и подразде¬ лений предприятия под руководством высококвалифициро¬ ванного ведущего позволяет обеспечить высокую эффектив¬ ность ФСА. Для того чтобы найденные при проведении ФСА решения могли получить путевку в жизнь, необходима еще одна твор¬ ческая группа — экспертная комиссия, включающая ответ¬ ственных специалистов, связанных с выпуском объекта, в составе главного конструктора, главного технолога, началь¬ ников соответствующих цехов, начальников отделов матери¬ ально-технического снабжения, планово-экономического и, возможно, патентного. Руководит работой экспертной комиссии, как правило, главный инженер предприятия. Экспертная комиссия совместно с ВРГ производит отбор предложений, определяет порядок их внедрения, разрабаты¬ вает программу необходимых исследований, доработок для обеспечения внедрения. ФСА — комплексная программа, поэтому его успех до¬ стигается только сочетанием всех трех составляющих: эконо¬ мики, организации и методов поиска нового. Вместе с тем в литературе по ФСА разные авторы акцентируют внимание на разных аспектах. В данной книге — это вопросы методо¬ логии поиска нового. Более подробно с вопросами экономики и организации ФСА можно ознакомиться в работах [13, 16]. 10 зак № 91188 145
Этапы ФСА Как уже было отмечено, ФСА в начале применяли для совершенствования уже выпускаемых изделий. Сегодня оче¬ видно, что такой подход не является оптимальным, так как внедрение найденных идей сталкивается с затруднениями из-за необходимости перестройки налаженного производства, что всегда болезненно. При этом наибольшие сложности возникают при внедрении предложений, связанных со значи¬ тельными изменениями в конструкции, технологии. Выгоднее всего проводить} ФСА на стадии проектирова¬ ния объекта, охватывая весь процесс создания изделия от первых проработок до постановки серийного производства. При этом ФСА не заменяет нормальной работы разработчи¬ ков, конструкторов и технологов, а дополняет ее. Одним из самых ответственных этапов разработки яв¬ ляются предпроектные исследования, подготовка техниче¬ ского задания. На этом этапе определяется функциональный принцип изделия, закладываются основные черты будущей конструкции. Именно здесь наиболее опасны волюнтаризм, шаблонный подход, недостаток информации, недоработки. Ошибки, допущенные в это время, труднее всего исправить. Поэтому целесообразно начинать работу с ФСА, проводимого группой^ разносторонних специалистов: проектировщиков, технологов, исследователей, производственников, дизайне¬ ров, представителей будущих потребителей, торгующих ор¬ ганизаций и т. д. Такая группа может выработать основы будущей конструкции с учетом всех требований. После того как ВРГ определит основные принципы кон¬ струкции, работа продолжается, как и при обычном проек¬ тировании, соответствующей конструкторской службой. Следующий момент для включения в работу ФСА может наступить после выполнения эскизного проекта. ВРГ в преж¬ нем составе или несколько обновленная рассматривает про¬ ект, выявляет ошибки. Такая же работа может проводиться в отношении технического проекта. После выполнения рабо¬ чих чертежей группа ФСА как бы подводит итоги проделан¬ ной работы, отыскивает возможные недостатки и пути их устранения. На этом этапе ФСА ориентируется еще и на отра¬ ботку технологии, обеспечение изготовления опытных об¬ разцов. Последний этап ФСА на стадии разработки настает после испытаний образцов, опытной эксплуатации, когда необхо¬ димо устранить замеченные недочеты, решить вопросы, свя¬ занные с развертыванием серийного производства. Изделие, полностью прошедшее такой цикл разработки, вряд ли будет 146
нуждаться в проведении ФСА на стадии выпуска вплоть до момента снятия с производства или модернизации. Резюмируя сказанное, можно сформулировать одно из основных правил проведения ФСА по любым изделиям: ФСА необходимо проводить в ключевые моменты жизненного цикла изделия — в начале его разработки, после завершения тех или иных этапов, перед государственной аттестацией, переутверждением цены, модернизацией. Обычно работа по совершенствованию производства про¬ водится преимущественно технологами и работниками цехов, направлена на решение технологических проблем и мало ка¬ сается конструкции, й то время как небольшие и несущест¬ венные для выполнения функций объекта изменения конст¬ рукции могут порой дать больше, чем все старания техно¬ логов. Вместе с тем совершенствование технологии производ¬ ства составляет существенную часть любого ФСА, и в неко¬ торых случаях, например при широкой номенклатуре и малой серийности выпуска, выгодно ориентировать ФСА полностью на технологические вопросы. Большую пользу может принести ФСА при налаживании производства новых изделий. Он поможет (с помощью «ди¬ версионного подхода») заранее выявить узкие места, возмож¬ ные причины брака, добиться устойчивости производства, избежать ошибок, небрежности, нарушений технологии. Еще одним новым, но уже доказавшим свою эффектив¬ ность применением ФСА является анализ и совершенствова¬ ние рационализаторских предложений. Опыт работы показал, что нередко при ФСА «воскрешаются» отклоненные ранее рационализаторские предложения. Причем, как правило, оказывается, что, хотя отклонены они вполне обоснованно, потому что в них что-то недоделано, или в том виде, в каком они поданы, их нельзя использовать, бывает достаточно сравнительно небольшого усовершенствования, чтобы пред¬ ложение могло быть с пользой внедрено. Однако при суще¬ ствующей системе рассмотрения предложений такая возмож¬ ность не предусмотрена, и хорошее, но немного не «дожатое» предложение оседает в архиве. С другой стороны, принятая система рассмотрения пред¬ ложений последовательно разными службами без согласова¬ ния между собой не позволяет полностью учесть все воз¬ можные последствия предлагаемого изменения. Случается, что выгода, полученная от рационализации на одном участке, оборачивается дополнительными затратами и затруднениями на других участках работы, приводит иногда к снижению качества. Использование методологии ФСА помогает систем¬ 10: 147
но рассмотреть предложение, учесть все возможные резуль¬ таты, а при необходимости и доработать его. Известно, что в соответствии с экономической политикой партии каждое предприятие обязано разрабатывать и про¬ изводить товары народного потребления. При этом нередко на практике возникают серьезные трудности, главная из ко¬ торых — выбор объектов для выпуска, удовлетворяющих целому комплексу требований. Изделие должно пользовать¬ ся повышенным спросом, соответствовать характеру основ¬ ной продукции, иметь сравнительно небольшую цену, но быть рентабельным для предприятия. При э^ом должны макси¬ мально использоваться отходы основного производства. При выборе изделий большой эффект дают методы ФСА. При ироведении практически каждого ФСА наряду с техническими попутно отыскиваются и организационные предложения, позволяющие порой почти без затрат получить высокий экономический эффект. Нередко новые технические решения, найденные при проведении ФСА, также требуют для своего внедрения изменения организации производства. В принципе можно проводить ФСА непосредственно по ор¬ ганизации производства и управления. Наряду с большим ФСА, направленным на решение задач крупного масштаба, нередко оказывается полезным и нуж¬ ным микро-ФСА или экспресс-ФСА, направленный на реше¬ ние отдельной конкретной задачи, например на ликвидацию узкого места в производстве, на выявление причин брака, улучшение какого-то определенного параметра изделия, причем для проведения микро-ФСА определяющее значение имеет владение методами поиска новых технических реше¬ ний. В общем, использование научных поисковых методов делает ФСА широко применимым в качестве системы управ¬ ления стоимостью производства. В число возможных объек¬ тов работы включаются вопросы стандартизации, аттестации продукции, проверки обоснованности технических заданий и условий, организации производства и исследований, управ¬ ления, планирования и контроля. Таким образом, ФСА пре¬ вращается в универсальный инструмент, пригодный для ре¬ шения самых разнообразных задач и проблем повышения эффективности производства. В зависимости от вида объекта ФСА, его сложности могут варьировать многие параметры: цели, продолжитель¬ ность работы и состав поисковой группы, применяемые мето¬ ды поиска, формы рабочих и отчетных документов и т. д. Но остаются неизменными общая последовательность работы и план, направляющий поиск по оптимальному пути. В «Основ¬ 148
ных положениях методики проведения ФСА», утвержденных ГКНТ СССР, предусматривается 7 этапов работы по ФСА: подготовительный, информационный, аналитический, твор¬ ческий, исследовательский, рекомендательный и этап внед¬ рения, каждый из которых имеет свои цели и задачи. Часть работы осуществляется непосредственно работниками служ¬ бы ФСА, на некоторых этапах привлекаются представители прочих служб предприятия. В приложении 9 приводится краткое содержание основных этапов анализа, перечислены их промежуточные результаты (основные документы, выпус¬ каемые на разных этапах работы) и исполнители (службы и подразделения предприятия, участвующие в этой работе). Этапы выделены условно, так как полностью обособить их друг от друга невозможно — на практике работы разных этапов довольно часто совмещаются во времени. Так, сбор информации начинается еще при подготовке и продолжается в течение всего ФСА. Трудно заранее собрать всю необ¬ ходимую информацию или хотя бы определить, какая ин¬ формация может понадобиться на разных этапах. Поиску решений отведен творческий этап, но первые идеи появля¬ ются еще при сборе информации и анализе объекта. Неред¬ ко приходится возвращаться к поиску и на исследователь¬ ском этапе для улучшения, доработки найденных решений. А сколько раз приходится включать творчество, когда идет внедрение! Подготовительный этап включает: выбор объекта с соот¬ ветствующим технико-экономическим обоснованием, опре¬ деление конкретных целей проведения ФСА; составление рабочего плана проведения ФСА; создание временной рабо¬ чей группы; подготовку решения (приказа) о проведении ФСА. Выбор объекта начинается со сбора информации об име¬ ющихся на предприятиях трудностях и предложений разных служб в отношении предполагаемых объектов проведения ФСА. Инициаторами проведения ФСА также могут быть ру¬ ководящие или контролирующие органы, различные подраз¬ деления предприятия. На основании этих предложений сос¬ тавляются перспективный и текущий планы по ФСА. ФСА ограничен определенными сроками, требует нема¬ лых затрат труда, поэтому очень важно правильно опреде¬ лить цели еще до начала работы, реалистично оценить воз¬ можные результаты в соизмерении с затратами на их полу¬ чение, а также перспективы внедрения. На страницах газет и журналов часто приходится встре¬ чать заметки о том, что не внедряется какое-то изобрете¬ ние или рацпредложение. Сложилось стереотипное представ- 149
ление: виноваты консерваторы. Но всегда ли дело обстоит таким образом? Порой «невнедряемость» заложена уже в са-’ мом изобретении. Ведь не станут же внедрять пусть прекрас¬ ную, остроумную идею, но заведомо убыточную. Какой смысл возиться с предложениями по тем видам продукции, которые запланировано вскоре снять с производства? Мало шансов на внедрение также у предложения, пусть даже и обещающе¬ го немалый эффект, но требующего остановки и переделки налаженного производства и т. п. Причиной «невнедряемости» нередко является односто¬ ронний подход самого изобретателя: обнаружил интересную задачу, увлекся, решил. Но если бы он с самого начала сумел оценить предполагаемый результат с экономических позиций, то, возможно, и не взялся за ее решение вовсе. Сколько сил тратится на нестоящие задачи, тогда как десятилетиями ждут своего решения пусть внешне менее привлекательные, но столь насущные проблемы! Поэтому очень важно правильно выбрать объект, сфор¬ мулировать цели работы и конкретные задачи: что именно нужно получить — снижение трудоемкости, экономию опре¬ деленных материалов или повышение определенных техни¬ ческих характеристик. Конечно, нередко удается найти ре¬ шения, позволяющие сэкономить и материалы, и трудоза¬ траты, повысив при этом качество, снизив брак и т. д. Однако, если не сформулированы цели работы, можно оказаться в положении охотника, погнавшегося за несколькими зайцами. Сравнительно несложен выбор объектов для ФСА на предприятиях крупносерийного и массового производства, где каждая сбереженная копейка, помноженная на много¬ тысячный выпуск, оборачивается десятками тысяч рублей экономии. Труднее приходится на предприятиях с мелкосерийным или индивидуальным типом производства, создающих уни¬ кальную продукцию, таких как судостроительные верфи или заводы, выпускающие химические установки, турбины, про¬ катное и металлургическое оборудование. Здесь максималь¬ ный эффект может дать ФСА технологии и организации про¬ изводства, разработки единой унифицированной конструк¬ ции узлов массового применения. Например, хотя производ¬ ство электрических машин большой мощности несерийное, в каждой из них есть десятки тысяч одинаковых стальных лис¬ тов, из которых собирается сердечник статора, то есть дета-, лей массового производства. Это позволяет проводить ФСА по конструкции и технологии листа. Типичные задачи, которые могут решаться в процессе ФСА, приведены на рис. 12 на призере электронасосных установок. 150
По включенному в план объекту составляется техниче¬ ское задание на проведение ФСА, в котором формулируются цели, определяются ожидаемые результаты, пределы возмож¬ ных изменений объекта, допустимые затраты и примерные сроки работы. Конечно, многие цифры оказываются весьма приблизительными, но без них трудно работать. Уже нагэтом этапе работы могут выявиться первые проб¬ лемы (задачи), появиться идеи по их решению. Поэтому не¬ обходимо сразу завести списки задач и идей, предложений, которые будут пополняться в течение всего анализа. ПРИМЕНЕНИЕ ФСА НА РАЗНЫХ СТАДИЯХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ * * ~У СТАДИИ НИОКР Прогнозирование развития Поисковые работы по созданию принци¬ пиально новых насо¬ сов Анализ потребностей в насосах Обоснование границ группы ряда Выбор направлений унификации Анализ взаимодей¬ ствия насоса с обо¬ рудованием скважи¬ ны, средой Обоснование систе¬ мы автоматического управления Анализ потерь в электронасосе Анализ функций эле¬ ментов конструкции Анализ отдельных узлов и деталей ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА Анализ технологич¬ ности конструкции Анализ технологи¬ ческого оборудова¬ ния Анализ транспортных потоков Анализ средств подготовки производ¬ ства Анализ инструментов и приборов Анализ возможных причин появления брака в производстве СЕРИИНОЕ ПРОИЗВОДСТВО Анализ технологи¬ ческих процессов Анализ причин брака и рекламаций Анализ взаимодей¬ ствия с поставщика¬ ми и заказчиками Анализ использова¬ ния материалов Анализ использова¬ ния оборудования Анализ изменений конструкции Анализ рационали¬ заторских предло¬ жений Межзаводской анализ изделий Анализ системы управления производ¬ ством IЭКСПЛУАТАЦИЯ ь Анализ условий эксплуатации Анализ результатов подконтрольной эксплуатации Анализ эксплуата¬ ционной надежности Анализ средств монтажа-демонта- жа Анализ ремонта насосов на ремонт¬ ных базах Выработка рекомендаций и предложений ФСА по: Совершенствованию конструкции, технологии и эксплуатации выпускаемого оборудования Модернизации выпускаемого оборудования Проведению НИОКР по разработке принципиально но¬ вого оборудования Изменению системы управления прои водстбом Рис. 12. Комплексная система ФСА электронасосных установок 151
Составление рабочего плана проведения ФСА включает определение сроков работ по этапам, разработку графика работы ВРГ. При этом учитывается недопустимость длитель¬ ного отрыва ведущих специалистов от основной работы. Работа ВРГ может производиться с полным отрывом членов группы от основной работы на короткий срок или с частичным отрывом, например по 4—6 часов в неделю. Такой режим несколько удлиняет проведение ФСА, но зато не ме¬ шает основной работе нужных для производства специалис¬ тов. Общее число заседаний планируется исходя из того, что в среднем за одно заседание удается проанализировать конструкцию только одного узла средней сложности, в кото¬ ром содержится до нескольких десятков деталей, включая крепеж; 2—3 заседания необходимы для решения органи¬ зационных вопросов, ознакомления группы с объектом и методологией работы и 3—4 заседания — для подведения итогов и оформления предложений. Кроме того, необходимо учесть, что более двух заседаний в неделю проводить нецелесообразно, в противном случае не хватит времени для серьезной к ним подготовки. Общая про¬ должительность работы ВРГ по одному изделию не должна превышать двух-трех месяцев, иначе интерес к работе и ее эффективность падают. При анализе сложного объекта, требующего больше времени, следует после двух месяцев сде¬ лать перерыв на две-три недели для отвлечения и предва¬ рительной оценки полученных результатов. Оптимальное вре¬ мя заседания 2,5—3 часа с утра, когда люди еще не устали. Создание временной рабочей группы — наиболее ответ¬ ственная работа, во многом определяющая успех ФСА. Сос¬ тав привлекаемых специалистов зависит от темы и целей ФСА. Главный принцип: специалисты должуы быть подобра¬ ны с таким расчетом, чтобы в группе имелась в основном вся необходимая информация по совершенствуемому объек¬ ту: техническая, экономическая, эксплуатационная и т. д. Так, в ВРГ, обычно включающей 8—12 человек, должны быть: конструктор по данному изделию, технолог, курирую¬ щий изделие в производстве, работники цехов-изготовителей, представители исследовательской и (или) испытательской службы, эксплуатационник, экономист и, как упоминалось, несколько опытных творческих специалистов, не связанных непосредственно с совершенствуемым объектом. В процессе работы к ней могут привлекаться специалис¬ ты, не включенные непосредственно в ВРГ,— мастера и ра¬ бочие цехов, работники отделов технического контроля, пред¬ ставители планового отдела и отдела снабжения, технологи 152
по разным видам обработки, конструкторы-расчетчики, ра¬ ботники вычислительного центра. Эффективность ФСА во многом зависит от настроеннос¬ ти всех членов временной рабочей группы на добросовестную напряженную работу с полной творческой отдачей, от их психологической совместимости. Кандидат в ВРГ должен об¬ ладать широкой технической эрудицией, иметь вкус к твор¬ ческой работе, быть хорошим специалистом. Но одних этих качеств недостаточно, так как процесс коллективного твор¬ чества предъявляет особые социально-психологические тре¬ бования к каждому члену группы. Для успешной работы необходимо, чтобы все в группе бы¬ ли достаточно коммуникабельными, выдержанными в обще¬ нии, терпимо относились к критике своих предложений, обладали достаточно быстрой реакцией, чтобы успеть понять и оценить все предложения, умели объективно подходить к оценке своих и чужих идей, обладали чувством юмора. Подбор людей в ВРГ начинается с определения состава необходимых для работы специалистов. Просматриваются списки изобретателей и рационализаторов, отыскиваются люди, играющие важную роль в техническом прогрессе пред¬ приятия. Будущих членов ВРГ можно отобрать и на предва¬ рительных обзорно-ознакомительных лекциях по ФСА в под¬ разделениях, которые должны участвовать в работе, обычно из числа тех, кто заинтересованно относится к делу, спорит, не остается равнодушным. В большинстве случаев, особенно на первом этапе раз¬ вертывания ФСА, когда нет возможности подобрать в ВРГ людей, уже прошедших обучение ФСА, приходится в опре¬ деленной степени совмещать работу с обучением. Срок отво¬ димый для проведения ФСА, обычно недостаточен для освое¬ ния ТРИЗ, поэтому обучение членов ВРГ ограничивается простейшими методами: как правило, только функциональ¬ ным подходом и мозговым штурмом. Но, конечно, всегда следует стремиться к включению в группу как можно больше специалистов, прошедших подготовку по ТРИЗ и имеющих опыт работы в составе ВРГ. Их предложения обычно весомее и оригинальнее, чем у других, творческая активность выше. При организации ВРГ необходимо помнить, что для ее членов работа по ФСА, как правило, дополнительная к ос¬ новным служебным обязанностям, причем нелегкая, тре¬ бующая большого напряжения и самоотдачи. Поэтому не¬ обходимо заранее предусмотреть возможность как мораль¬ ного, так и материального поощрения, стимулирующего их заинтересованность в успешной работе и результатах ФСА. С другой стороны, недобросовестность, попытка саботажа 153
(иногда бывает и такое) должны пресекаться, быть наказуе¬ мы. Все эти моменты должны быть оговорены в приказе о проведении работ. Неправильный подбор людей в ВРГ может не только за¬ тормозить, но и сорвать всю работу. Такая ситуация, напри¬ мер, возникла во время проведения ФСА синхронного гене¬ ратора средней мощности. Генератор состоит из электри¬ ческой машины и размещенной сверху (на «спине») системы возбуждения. Не ожидал и,.что удастся найти большие резер¬ вы совершенствования собственно машины — это типовая, сильно «дожатая» конструкция с хорошо налаженной техно¬ логией производства. Гораздо больше надежд возлагали на систему возбуждения, которая была разработана на другом заводе и к моменту проведения ФСА основательно устарела. Однако с самого начала руководитель сектора систем воз¬ буждения, участвовавший в работе, занял негативную по¬ зицию: он не соглашался ни с одним предложением, требую¬ щим от его сектора хотя бы малейшего труда по разработке, испытанию или внедрению. В результате двухмесячной работы было внесено 21 предложение по самой машине и только одно предложение по. системе возбуждения, которое, впрочем, он отказался подписать. Таким образом, важная часть работы была полностью сорвана по субъективной причине. Правда, после подведения итогов на техсовете предприятия виновник получил строгий выговор и был обязан в кратчайший срок провести ФСА своих систем. При проведении поиска новых решений самые большие требования предъявляются к ведущему. Особенность его позиции состоит в том, что, не будучи в большинстве случаев специалистом по анализируемому объекту, он должен руко¬ водить работой опытных специалистов, хорошо знающих объект, и направлять поиск. Это возможно только при хоро¬ шей общетехнической подготовке ведущего и знании общих законов развития техники,,владении инструментарием ТРИЗ. Подготовка приказа о проведении ФСА — заключитель¬ ная стадия подготовительного этапа. В приказе формулиру¬ ются цели работы, указываются службы и лица, непосред¬ ственно ответственные за выполнение тех или иных ее частей, утверждаются состав, график и регламент работы временной рабочей группы, приводится список информационных мате¬ риалов, которые должны представить службы предприятия. Когда созданы все условия для работы, закончена подго¬ товка, наступает очередь следующего этапа. Информационный этап включает: сбор, систематизацию и предварительный анализ информации об объекте ФСА и его 154
аналогах, в том числе данных по конструкции, технологии, затратам, патентных и нормативных материалов. При этом сбор и систематизацию информации проводит обычно веду¬ щий, а предварительный анализ, знакомство с этой инфор¬ мацией происходит на первом заседании ВРГ. Трудоемкость этапа велика, в особенности таких работ, как сбор и изучение патентной и другой технической информа¬ ции. Тем не менее такой поиск всегда считался обязатель¬ ным, так как позволял найти уже готовые решения, которые можно использовать; несмотря на большие затраты времени на изучение патентной и технической информации, поиск ре¬ шений самостоятельно методом проб и ошибок требовал еще больших затрат. С использованием ТРИЗ при проведении ФСА ситуация существенно меняется: проще придумать ре¬ шение заново, чем отыскать его в разных источниках инфор¬ мации. Конечно, впоследствии, при определении патентоспо¬ собности найденных решений, поиск все равно придется про¬ водить, но в этом случае уже известно конкретно, что нужно искать,, поэтому объем поиска сужается, в то время как на информационном этапе еще неизвестно, что может понадо¬ биться, и приходится копить информацию с избытком. Отказ от патентного поиска на информационном этапе позволяет разгрузить его, уделяя главное внимание знаком¬ ству с объектом и позволяя привлечь к работе ВРГ уже на этом этапе, а не на аналитическом, как было принято. Другая же информация, а именно чертежи, технологическая доку¬ ментация, карты технического уровня, технические условия, государственные и другие стандарты, инструкции, акты, про¬ токолы испытаний, сведения о браке и рекламациях и т. д., должна быть представлена на первое заседание ВРГ. Полез¬ но также поднять из архива и подготовить для коллективного обсуждения ВРГ старые рационализаторские предложения, многие из них, отклоненные в свое время по различным причинам, могут оказаться нужными на новом этапе. Очень важно, чтобы информация была представлена в удобном для восприятия виде, а экономические материалы — в виде простых и наглядных таблиц или, что еще лучше, в виде диаграмм, на которых виден удельный вес каждой дета- и или операции в общей стоимости объекта. Очень помогают в работе и комплекты фотоснимков, запечатлевшие последовательно различные моменты произ¬ водства. Работа группы идет намного лучше, живее, когда, кроме комплекта чертежей имеется изделие в натуре, которое каждый может взять в руки, рассмотреть со всех сторон, разобрать и собрать.*Под руками должны быть инструмен¬ 155
ты, бумага, клей, ножницы, тонкая медная фольга, куски пенопласта, пластилин — все, что может понадобиться для переделки и доработки деталей, изготовления простых моде¬ лей, макетов. Конечно, далеко не всякое изделие можно по¬ ставить на стол, например многотонную машину. Тогда есть другой путь — проводить ФСА рядом с цехом. Пусть условия не очень комфортные, зато есть возможность в любой момент изучить объект ФСА на месте, выяснить спорные технологические вопросы, здесь же проверить некоторые идеи, воспользоваться цеховым оборудованием для пере¬ делки отдельных деталей. Следует отметить, что уже для объектов средней слож¬ ности (до 500—1000 деталей) объем конструкторской и в особенности технологической документации настолько велик и труднодоступен, что представлять ее всю на заседание ВРГ невозможно. В этом случае целесообразно руководствовать¬ ся принципом, что лучший источник информации — знающие свое дело специалисты. В их головах, в ящиках их письмен¬ ных столов хранится большая часть нужной информации, они знают, где искать те материалы, которые могут понадобиться во время работы. Поэтому с самого начала информацион¬ ного этапа важно установить контакт со специалистами — будущими участниками ВРГ. По этой же причине ведущий ВРГ должен как можно луч¬ ше ознакомиться с объектом анализа: побывать на рабочих местах, там, где объект эксплуатируется, на испытаниях (а если есть возможность, то и поработать на разных операци¬ ях), побеседовать с рабочими, проектировщиками, потребите¬ лями продукции, представителями экономических служб, отделов технического контрол, госприемки. Особо жела¬ тельно знакомство с заводской свалкой, местами для сбора бракованной продукции и отходов, с составом металлолома. Чрезвычайно полезно поинтересоваться, на какие операции приходится привлекать в конце месяца дополнительных лю¬ дей и т. д. Собранные таким образом сведения окажутся весьма полезными на данном и в особенности на аналити¬ ческом этапах. Следует также предупредить, что часто приходится стал¬ киваться с отсутствием важных данных, с нежеланием мно¬ гих служб их представлять, а также с недостоверностью получаемой информации. Так, в большинстве случаев не¬ доступна или не соответствует действительности информация по браку. Например, в отчетах указывается, что брак сос¬ тавляет доли процента, а на свалке егв количество явно на один-два порядка больше. Или официально указывается, что вся продукция сдается с первого предъявления, а на самом 156
деле целый участок занят доделками, доработками, исправ¬ лением брака. Возможны и другие виды фальсификации, приписок, например представление на аттестацию образца, имеющего мало общего с серийно выпускаемыми. Самое трудное положение — с экономической информа¬ цией. Сплошь и рядом по изделиям ведется только укрупнен¬ ная, позаказная калькуляция без выделения подетальных и пооперационных расходов. Практикуется и так называемый котловой метод учета расходов, когда фактические суммар¬ ные расходы цеха разносятся по разным видам продукции просто на глаз или пропорционально количеству деталей. Плохо обстоит дело и с определением трудоемкости, так как на большинстве заводов существуют по крайней мере три раз¬ ные системы определения трудоемкости: нормативная, це¬ ховая, общепроизводственная. Путаница в нормах и расхо¬ дах позволяет экономистам выполнять расчеты так, чтобы получилось сколько нужно. Из-за этого нередко возникает ситуация, когда хорошее и явно выгодное предложение вдруг оказывается при внедрении невыгодным. Бывает и так, что после исключения каких-то операций или детали изделие непонятным образом становилось не дешевле, а дороже. Царит неразбериха и в ценах на материалы, полуфабрикаты и т. п. Все эти сложности приводят к тому, что на экономиста ВРГ ложится огромная нагрузка по перепроверке и добыва¬ нию необходимых сведений, часто приходится самому про¬ водить хронометраж, причем тайком, чтобы не травмировать рабочих и администрацию... Дальнейшая работа по информационному этапу направ¬ лена на ознакомление группы со всем спектром вопросов, так или иначе связанных с анализируемым изделием. Формируются списки задач и проблем, найденных по ходу работы идей. Постепенно, по мере накопления инфор¬ мации, группа переходит к анализу, более активному поиску новых решений — информационный этап трансформируется в аналитический, а затем в творческий. При анализе сложных, многоузловых изделий этот же цикл изучение—анализ— творчество повторяется в миниатюре при рассмотрении каж¬ дого отдельного узла. Первое заседание ВРГ — чрезвычайно ответственный момент. Часть участников знает, что такое ФСА, другие лишь кое-что слышали, некоторые недовольны тем, что их отрывают от работы. Скептическое выражение на лицах — мало кто верит в успех. Непосредственно работа начинается с ознакомления чле¬ нов группы с графиком и регламентом работы, содержанием 157
ФСА и простейших методов поиска новых технических ре¬ шений. Проводится показ использования этих методов на входящих в анализируемый объект деталях. На этом же засе¬ дании заранее подготовленные члены группы делают крат¬ кий обзор конструкции и технологии выбранного объекта. Ведущий предлагает несколько вопросов по выявлению не¬ достатков изделия и простейших предложений по его совер¬ шенствованию, для затравки. Возникают первые споры, люди втягиваются в работу. На втором заседании знакомство с методами поиска ре¬ шений и практикой их применения продолжается, более под¬ робно изучается объект ФСА путем расчленения его на функ¬ циональные узлы, построения структурной и технологической схем. На этом этапе с помощью членов ВРГ полезно провес¬ ти прогнозирование развития объекта, используя простые экспертные методы [20, 21]. Это помогает увидеть дальние перспективы работы И растормозить членов группы, отвлечь от сиюминутных проблем. Структурная схема отражает связи элементов в системе, их иерархию (система, подсистема, узел, деталь, элемент детали, материал). Удобно строить схему, разбирая объект на узлы и детали с учетом их взаимодействия. И здесь воз¬ можны неожиданности — полученная схема может не сов¬ пасть с конструкторской разбивкой деталей на сборочные единицы, отраженной в чертежах, когда одна и та же деталь входит в разные узлы, а назначение некоторых деталей непонятно. Иногда при построении структурной схемы выявляются удивительные вещи. Например, при анализе одного из объек¬ тов недоумение вызвало то, что обечайка сваривалась из двух листов. Попытались найти логическое объяснение — возможно, это мера борьбы с температурными деформация¬ ми или же средство повышения жесткости? Все оказалось гораздо проще. Выяснилось, что в тот период, когда изделие проектировалось, завод не получал листов стали нужного размера; потом, когда перестали поступать узкие листы, в заготовительном цехе широкие листы стали резать, а в кор¬ пусном сваривать, делая ненужную работу. Еще больше информации можно выявить при построении технологической схемы, отражающей последовательность операций при изготовлении изделия. Почти всегда обнаружи¬ ваются отклонения в фактической технологии от того, что со¬ держится в технологических картах; такие отклонения — важный симптом несовершенства, на который следует обра¬ тить особое внимание. Всплывают десятки «почему» и тре¬ буют ответа. 158
На структурной и технологических схемах удобно нано¬ сить дополнительную информацию: стоимость материалов, деталей и операций, выявленные недостатки, предложения. С этими пометками схемы, вычерченные на больших листах ватмана или миллиметровой бумаги, к концу анализа начина¬ ют напоминать карты боевых действий. Результатом информационного этапа должно быть глу¬ бокое знакомство членов ВРГ с объектом ФСА, появление навыков коллективной творческой работы. Аналитический этап направлен на выявление, формули¬ рование задач и проблем по совершенствованию изделия, подлежащих решению на творческом этапе, и включает: фиксирование известных задач; формулирование новых за¬ дач и проблем; оценку правильности постановки задач, их преобразование и выбор из общего списка тех, решение кото¬ рых может дать наибольший эффект. Фиксирование известных задач — внесение в список задач, заранее известных специалистам. Среди них обычно есть горящие, требующие немедленного решения, и задачи вечные, давно стоящие, к которым уже притерпелись. Формулирование новых задач и проблем — важнейшая работа аналитического этапа. Самым сложным при проведе¬ нии ФСА нередко оказывается не решение той или иной об¬ щей проблемы, а отсутствие конкретно сформулированных задач. Где искать резервы, на что обратить внимание в пер¬ вую очередь — неясно. Ситуация аналогична той, что возни¬ кает при выборе объекта ФСА. В относительно простых изделиях можно попробовать поочередно проанализировать все детали. А как быть, например, с автоматическим выклю¬ чателем, Имеющим более трех тысяч деталей? Выявить актуальные задачи помогает функциональ¬ ный подход (см. с. 43)— анализ функций, выполняемых из¬ делием, его узлами и деталями, их классификация, проверка эффективности выполнения тех или иных функций, определе¬ ние их значимости для работы системы в целом, поиск эле¬ ментов, недостаточно нагруженных выполнением полезных функций. Удобно проводить такой анализ, заполняя специальные таблицы —матрицы функций, где по вертикали записывают функции, выполняемые системой и ее частями, по горизон¬ тали — наименование частей системы, узлов и деталей, а при необходимости и элементов деталей в порядке их иерар¬ хического подчинения в соответствии со структурной схемой. При формулировке функций необходимо придерживаться некоторых правил, позволяющих избежать ошибок. Записи должны быть по возможности лаконичными (желательно из 159
двух слов — глагола и существительного, иногда допускается еще одно — определение). Это позволяет эффективно рас¬ членить проблему на простейшие элементы, облегчает даль¬ нейшую поисковую работу. Формулировка функций должна быть достаточно конкретной, однако чрезмерная конкрети¬ зация автоматически привязывает поиск к какому-то одному варианту, ограничивая возможности преобразования систе¬ мы. Если функции не удается кратко и точно сформулиро¬ вать, это говорит о том, что изделие недостаточно изучено и имеются какие-то неясности в его работе, а значит, на дан¬ ный узел или деталь следует обратить самое пристальное внимание. При заполнении матрицы также рекомендуется разде¬ лить функции на основные, второстепенные и вспомогатель¬ ные. Выполнение основных функций обеспечивается вспо¬ могательными, а последних — вспомогательными низших порядков. Таким вбразом строится схема функционирования объекта («дерево функций»). Она позволяет подойти к ис¬ следованию объекта системно, не пропустив той или иной функции. Большинство второстепенных функций так или иначе то¬ же связаны с выполнением основных и являются полезными. Однако нереДко какие-то функции оказываются ненужными, а порой и вредными, наносящими ущерб работе объекта либо другим объектам или внешней среде. Причем очень часто от вредной функции трудно избавиться, так как она является следствием полезной. Так, шум пылесоса, безуслов¬ но ненужный и даже вредный, тесно связан с его работой. Анализ сочетаний полезных и вредных функций дает возмож¬ ность сформулировать готовую задачу для творческого этапа — разрешить техническое противоречие, найти способ устранения или уменьшения вредных функции при сохране¬ нии связанных с ними полезных. Матрицы позволяют наглядно увидеть функциональную значимость тех или иных элементов системы, их вклад в вы¬ полнение изделием своей главной функции. В тех случаях, когда имеются различные варианты выполнения одной и той же функции, матрицы позволяют обоснованно сравнить аль¬ тернативы. Одна из трудностей функционального анализа состоит в том, что даже для сравнительно небольших изделий матрицы получаются весьма объемистыми. Поэтому лучше выполнять их в порядке иерархии — сперва матрицу объекта без детальной проработки всех вспомогательных функций, потом поузловые и подетальные матрицы. Построенные таким образом схемы и матрицы отражают внутренний аспект функционирования системы. Не менее 160
важно при проведении ФСА построить также функциональ¬ ные схемы и матрицы, отражающие ее внешние связи с другими системами, требования, предъявляемые к ней на разных этапах,— при проектировании, производстве, транс¬ портировке, монтаже, эксплуатации. При составлении та¬ ких схем следует использовать в максимальной степени нор¬ мативно-технические документы: стандарты, технические условия, инструкции по монтажу и эксплуатации. Для определения очередности и направления совершенст¬ вования тех или иных узлов и деталей применяется диагнос¬ тическая таблица, суммирующая разные оценки системы и акцентирующая внимание на наиболее важных проблемах. После заполнения функциональных матриц группа экс¬ пертным методом определяет для всех узлов величины отно¬ сительной функциональной значимости в процентах, прини¬ мая значимость всего изделия за 100%. Эти величины функ¬ циональной значимости узлов сводятся в таблицу, в которую заносятся также экономические данные: стоимость материа¬ лов и трудоемкость данного узла в процентах от общей стоимости изделия. Это позволяет достаточно объективно установить очередность анализа. Если значимость узла вели¬ ка при относительно малых издержках, его можно считать благополучным и, при отсутствии особых причин, рассмат¬ ривать в последнюю очередь. Если же малозначащий узел имеет повышенную стоимость, им заниматься необходимо. Другая группа оценок отражает «уровень беспокой¬ ства» (в %), вызываемого тем или иным узлом, деталью. Оп¬ рашиваются разные специалисты, в том числе и не входящие в ВРГ: работники ОТК, снабженцы, специалисты по оснастке и др. Существенное значение имеют оценки потребителей, специалистов по эксплуатации, ремонту. Аналогично диагностической таблице по частям системы может быть построена такая же таблица по технологическим процессам, учитывающая значимость операций, материаль¬ ные и трудовые затраты, уровень беспокойства, степень брака и т. д. Формулировка функций, построение аналитических таб¬ лиц кажутся на первый взгляд простыми операциями, и заполнять эти таблицы иногда поручают конструкторам или технологам до начала работы ВРГ или же их вынужден готовить самостоятельно ведущий. Ошибка здесь двойная. Во-первых, кажущаяся простота обманчива — это весьма серьезная работа, требующая соответствующей аналитичес¬ кой подготовки, с одной стороны, и глубокого знания объекта, с другой, которыми обычно не может располагать отдельный специалист. Во-вторых, сами по себе заполненные таблицы 11 зак. №91188 161
эвристической ценности практически не имеют. Важен про¬ цесс анализа, дискуссии, его сопровождающие, глубокое проникновение в проблему и, в результате, формулирование задач. Список задач, полученных с помощью описанных выше процедур, может быть пополнен за счет применения таблицы «Скрытые резервы совершенствования продукции» (см. при¬ ложение 11), а также использования методики прогнозиро¬ вания развития технических систем (приложение 13). Оценка правильности постановки, преобразование и отбор задач для решения — обязательная стадия аналити¬ ческого этапа. Дело в том, что, используя инструменты и информационный фонд ТРИЗ, коллективное творчество ВРГ, можно решить большинство задач из списка, но это бессмыс¬ ленно, так как приведет к напрасной трате времени из-за того, что среди них всегда есть неправильно сформулиро¬ ванные, надуманные, дублирующие друг друга. В первую очередь это замечание относится к задачам известным. Поэ¬ тому необходимо провести анализ и тщательный отбор за¬ дач, во многих случаях требуется их полная переформули¬ ровка или замена. Великий русский механик Н. Е. Жуковский говорил, что механик — это не тот, кто умеет записывать уравнения движения, а тот, кто умеет записывать их так, чтобы они ин¬ тегрировались. Аналогичная картина и при постановке изоб¬ ретательских задач: для того чтобы они были решены, необ¬ ходимо их сформулировать в понятиях и моделях ТРИЗ: в виде технических или физических противоречий, вепольных моделей. Эту непростую работу проводит ведущий вместе с другими членами ВРГ, владеющими ТРИЗ. Сложность формулирования задач обусловливается не¬ сколькими причинами. Одна из них связана с иерархичнос¬ тью технических систем, приводящей к тому, что очень часто «болезнь» технической системы проявляется не там, «где бо¬ лит», а в других ее частях, причем по-разному. Аналогией может служить пример с реальным больным, которому один врач при головных болях пропишет пирамидон и посоветует больше бывать на свежем воздухе, а другой проведет иссле¬ дование и выяснит, что головные боли у пациента связаны с недостатками в сердечной деятельности,.и примет меры к ее улучшению. Другая причина — явление привычного объяснения. За многолетнюю практику проведения ФСА практически не было случаев, чтобы специалист на вопрос «Почему это сделано так, а не иначе?» ответил, что не знает. Всегда дается какое- то объяснение, которое на поверку нередко оказывается не¬ 162
верным. Секрет этого явления кроется в психологии человека, которого непонимание всегда тревожит, создает психологи¬ ческий дискомфорт, а это заставляет принимать на веру лю¬ бое хоть сколько-нибудь правдоподобное объяснение. Пример. При проведении ФСА по электрическому аппарату был отмечен большой процент брака изоляционных коробок. Брак заключался в том, что электрическое сопротивление коробки относительно корпуса, в который она устанавливалась, оказывалось ниже нормы. Технолог объяснял это плохим качеством пластмассы, из которой изготавливалась коробка. Но ведущего насторожил тот факт, что из любой партии пластмассы получались, как годные, так и бракованные детали, а химический анализ партий не давал отличий. Поэтому приведенное объяснение не было принято. Сформулиро¬ вали исследовательскую задачу: объяснить непонятное явление снижения электрического сопротивления. После обращения задача формулировалась следующим образом: как снизить электросопротивление хороших деталей? На этот вопрос был найден простой ответ: ввести в хорошую пластмассу ве¬ щество, понижающее сопротивление, естественно, из ресурсов. Таким ресур¬ сом оказались металлические крепежные элементы, закладываемые в пресс- форму. Достаточно их заложить поглубже в материал детали, чтобы умень¬ шилась толщина изоляции. Когда все проверили, гипотеза подтвердилась: из-за небрежности рабочих и неудачной конструкции пресс-формы крепеж¬ ные элементы иногда оказывались на несколько миллиметров глубже допу¬ стимого. Опыт показал, что на практике специалист почти всегда предлагает для решения неправильно поставленную зада¬ чу (в противном случае он бы и сам решил ее). Это нисколько не умаляет квалификацию специалиста, просто постановка задачи — особая технология, которую нужно освоить. Выя¬ вить ошибки, переформулировать задачу должен ведущий. В этом ему могут помочь список типовых ошибок в постанов¬ ке задач и приемы их преодоления, приведенные в приложе¬ нии 15. Самой простой формулировкой задачи является ее запись в виде нежелательного эффекта (НЭ). К нежелательным эффектам относятся недостаточная эффективность полез¬ ных функций, наличие вредных или ненужных функций, сложность системы, потребность в дорогих и дефицитных материалах, высокая трудоемкость, большая доля ручного, тяжелого труда, недостаточная надежность продукции и т. д. Для удобства работы целесообразно расписать неже¬ лательные эффекты по узлам, деталям (операциям) на структурной (технологической) схеме. Для каждого нежелательного эффекта необходимо сфор¬ мулировать две задачи: как его не допустить и как его испра¬ вить, устранить последствия. Среди задач «на исправление» встречаются как техноло¬ гические, так и конструкторские. Соответственно «исправи¬ тельными» могут быть как операции технологического про¬ цесса, так и узлы в конструкции. Например, операция снятия 163
заусенцев вводится из-за того, что на предыдущих операци¬ ях эти заусенцы образуются. Аналогично для гашения вред¬ ных вибраций установки вводятся виброгасящие элементы. Обычное инженерное мышление воспринимает необходи¬ мость решения исправительных задач как нормальное яв¬ ление: раз нежелательные эффекты существуют, их нужно исправлять. Но с позиций ТРИЗ решение исправительных задач нежелательно, гораздо идеальнее не допускать появ¬ ления таких задач. Из множества сформулированных на информационном и аналитическом этапах задач следует выбрать одну или не¬ сколько ключевых, то есть таких, решение которых может дать максимальный эффект. Ключевая задача должна удов¬ летворять следующим требованиям: снимать максимальное количество нежелательных эф¬ фектов; устранять максимальное количество исправительных операций и элементов для их выполнения; исключать подготовительные, не работающие напрямую на конечный результат операции (обработка технологиче¬ ских баз, предварительное травление поверхности перед на¬ несением покрытия и т. п.). Выявление ключевых задач позволяет сосредоточить уси¬ лия в наиболее перспективном направлении, не распылять их. Но самой эффективной процедурой аналитического этапа является функционально-идеальное моделирование (свер¬ тывание) [15]. Оно направлено на формирование техниче¬ ской системы с минимальным количеством элементов, но вы¬ полняющей все основные функции (то есть максимально при¬ ближенной к идеальной), и достигается путем ликвидации всех элементов (узлов,, деталей, операций)— носителей вспомогательных (подготовительных, исправительных), ненужных, а по возможности и второстепенных функций. Последние передаются элементам, выполняющим основные функции и не подлежащим свертыванию, нологий — операции, предшествующие свертываемой (вклю- Свертывание происходит следующим образом. Для каж¬ дого элемента записывается «формула свертывания» по схеме: «элемент» (указать наименование) можно исключить, если (указать, при каких условиях это возможно). Обычно условия эти представляют собой требования к ресурсам (внутрисистемным, внешнесистемным и надсистемы) данной технической системы. Для конструкции наиболее предпоч¬ тительными в качестве ресурсов оказываются соседние по отношению к свертываемым элементам подсистемы, а для тех¬ нологий — операции, предшествующие свертываемой (вклю¬ 164
чая поставку материалов), либо последующие (включая сборку, упаковку, транспортировку). В тех случаях, когда условия-требования не могут быть удовлетворены известными средствами, формулы свертыва¬ ния превращаются в формулировку задач, из которых также можно выбирать ключевые. Отобранные в результате такого подхода задачи облада¬ ют следующими особенностями: их гораздо меньше, чем исходных нежелательных эффек¬ тов; они, как правило, комплексные, решение их позволяет совершенствовать не отдельные элементы объекта ФСА, а оптимизировать его в целом (большинства этих задач не было в первоначальном списке, они появились в результате преобразования, свертывания объекта); уровень их обычно выше, чем исходных, для их решения требуется привлекать инструменты ТРИЗ. Исследование нежелательных эффектов, функционально¬ идеальное свертывание с успехом применяются при прове¬ дении полного ФСА, то есть со всеми этапами, с анализом объекта в полном объеме. Вместе с тем, как уже было сказа¬ но, иногда проводится «экспресс.-ФСА», задачи которого гораздо уже. В этих случаях для трудоемкой работы функ¬ ционально-идеального свертывания нет времени, да и цели преследуются более мелкие, например «расшить» узкое место, решить одну или несколько актуальных задач. Тем не менее задачи эти тоже нуждаются в правильной поста¬ новке и не свободны от ошибок, о которых уже шла речь. Получив такую задачу, ведущий в первую очередь должен провести реконструкцию изобретательской ситуации, то есть помимо изучения системы, в которой возникла задача, рас¬ смотреть и ее надсистему, выявить причины возникновения задачи и возможности ее решения на другом уровне. Задача 28. В химическом реакторе две жидкости распы¬ ляются навстречу друг другу. Капли этих жидкостей встре¬ чаются, реагируют между собой, образуя конечный продукт. Однако в нем остается много примесей исходных продуктов. Для очистки построили специальную установку, но степень очистки оказалась недостаточной. Как ее повысить? В принципе возможно решение задачи именно в такой по¬ становке (мини-задачи): построить исходную вепольную модель и решать по стандартам, сформулировать техническое противоречие, решать по АРИЗ. Но на практике всегда необ¬ ходимо реконструировать изобретательскую ситуацию, вы¬ яснить причины, приведшие к необходимости решать задачу 165
увеличения степени очистки. Задача б приведенной выше постановке — явно исправительная, то есть очистка — ис¬ правление нежелательного эффекта, возникающего во время химической реакции, а именно наличия примесей. Как было сказано, не допустить появления нежелательного эффекта, как правило, выгоднее, чем исправлять его последствия (в нашем случае исправление обернулось огромными расхода¬ ми на создание очистной установки и расходы еще предстоят, если строить дополнительную для повышения степени очист¬ ки). Следовательно, возможна другая постановка задачи: как не допустить появления примесей? Примеси — это ос¬ татки непрореагировавших исходных жидкостей. Значит, для уменьшения количества примесей необходимо увеличить количество прореагировавшего продукта. Решение этой зада¬ чи оказалось очень простым: достаточно зарядить вступаю¬ щие в реакцию капли разных жидкостей разноименным элек¬ тричеством. Эта мера позволила увеличить выход нужного продукта, в результате чего дополнительной очистки не по¬ требовалось. В более сложных, случаях исправительная операция бы¬ вает не одна, а несколько, идущих последовательно, образуя цепочку. В этих случаях при выборе задачи нужно руковод¬ ствоваться теми же соображениями, что и при выборе клю¬ чевой задачи. Иногда трудности, возникающие при решении задач на творческом этапе, связаны с тем, что на аналитическом этапе не проведен анализ полученных задач на элементарность, то есть не исключена ситуация, когда под видом одной задачи прячется клубок, путанка из нескольких, тесно взаимосвя¬ занных задач. Такую задачу-путанку необходимо разделить на серию элементарных (подзадач), каждая из которых вносится в список отдельно. Среди них также может ока¬ заться ключевая, решение которой позволяет распутать весь клубок. Постановка задач — сложная работа, в которой необхо¬ димо использовать все приведенные операции многократно и параллельно: реконструкцию изобретательской ситуации, выбор ключевых задач, функционально-идеальное свертыва¬ ние и т. д. Здесь ведущий может воспользоваться методиче¬ скими рекомендациями по выявлению и формулированию задач (приложение 12). Как уже было сказано, трудно отделить процесс форму¬ лирования задач от попыток их решения, да и не нужно. Более того, необходимо помнить, что преобразование (пере¬ формулирование) часто настолько меняют задачу, что она 166
на любом шаге может существенно упроститься, так что ре¬ шение ее окажется очевидным. Такие преждевременные ре¬ шения нужно фиксировать и продолжать работу по плану. Постепенно список проблем и задач почти перестает пополняться, зато растет список предложений — аналитиче¬ ский этап переходит в творческий.' Творческий этап включает выработку предложений по совершенствованию объекта и их предварительный отбор для реализации. Этот этап — ключевой для ФСА. Только его успех обес¬ печивает успех всей работы. Без новых решений не имеют смысла все другие этапы, не дают эффекта ни самый гра¬ мотный экономический анализ, ни действенные меры по внед¬ рению. Именно поэтому невозможно проводить ФСА, рассчи¬ тывая только на стихийное вдохновение, на озарение, на удачу при переборе неисчислимого количества различных вариантов. ФСА как плановая работа должен ориентиро¬ ваться на надежные, дающие гарантированный результат приемы и методы поиска. Работа начинается с сортировки задач, так как они обыч¬ но бывают разного творческого уровня. Можно выделить три группы: 1. Задачи, не содержащие противоречий, то есть решае¬ мые известными методами и средствами без ухудшения ха¬ рактеристик системы. К ним обычно относятся задачи на устранение излишних запасов прочности, неоправданных усложнений, завышенных параметров, нерационального ис¬ пользования материалов. Решить эти задачи можно без тру¬ да, для этого достаточно обычных инженерных навыков. Но их выявлению мешает психологическая инерция, которую нужно преодолеть. Выявить и решить задачи помогает список контрольных вопросов функционального анализа (приложе¬ ние 10). Относиться к этим несложным задачам пренеб¬ режительно не следует — иногда именно они дают большую часть экономического эффекта от проведения ФСА, так как простые решения простых задач, как правило, легче внедряются и быстро начинают давать экономию. 2. Задачи с противоречиями, допускающими компромис¬ сное решение, то есть частично удовлетворяющее противо¬ речивым требованиям. Техническое противоречие при этом не устраняется, но его последствия сглаживаются. К таким задачам относятся проблемы снижения массы конструкции при сохранении прочности и надежности; подбор оптималь¬ ных материалов, состава, формы и т. д. Компромиссные ре¬ шения могут потребовать трудоемких расчетов, применения специальных методов оптимального проектирования, прове¬ 167
дения экспериментов по выбору наилучшего варианта. 3. Задачи с противоречиями, не допускающие компромис¬ сных решений, также могут быть разного уровня. При реше¬ нии задач невысокого уровня можно воспользоваться мето¬ дами психологической активизации творчества. Помогает также специальный изобретательский опыт ведущего, по¬ зволяющий ему переносить решения, известные в других об¬ ластях, на имеющиеся задачи, разносторонний состав ВРГ, коллективное творчество. Задачи высокого уровня решают¬ ся с использованием всего инструментария ТРИЗ. Именно их решение двигает вперед технический прогресс и приносит максимальный эффект с государственных, общечеловече¬ ских позиций. Поиску решений мешает чрезмерно строгая, официаль¬ ная обстановка, излишняя серьезность. Поэтому полезно ис¬ пользовать в работе игровые моменты, соревнование между, членами группы. Для уменьшения психологической инерции группы целе¬ сообразно использовать мозговой штурм, особенно когда нужно бороться с барьером специализации. Так можно на¬ звать ситуацию, когда один из специалистов непримиримо возражает против какой-то идеи, не давая рассмотреть ее глубже, выявить имеющиеся рациональные стороны и найти на базе этого, возможно, непригодного решения новую по¬ лезную идею. В этом случае можно объявить мозговую атаку, исключающую критику, заставляющую самых ярых против¬ ников снять свои возражения и включиться в работу. Большой эффект дает распределение между членами группы определенных ролевых установок: «критик», «изгото¬ витель», «потребитель», «ремонтник», «продавец», «эколог» и т. д. Нередко возникает типичная ситуация — предложение одного из членов группы другому не нравится, завязывается длительный спор. Когда становится ясно, что обе стороны привели все возможные доказательства, но к соглашению не пришли, ведущий может предложить спорщикам поменяться ролями: автор идеи должен ее критиковать, а оппонент — отстаивать. Такая перемена ролей, помогающая увидеть предмет спора с разных сторон, позволяет найти рациональ¬ ное зерно в предложении и конструктивно разрешить спор. Роль ведущего ВРГ сродни роли дирижера в оркестре. Он не столько ищет решения сам, сколько направляет поиск в соответствии с методологией ТРИЗ и ФСА, помогает прео¬ долевать психологические барьеры и реализовать преиму¬ щества коллективной работы. В этом плане очень важно для ведущего владение основами психологии и техникой обще¬ ния. По этим вопросам имеется немало публикаций, но наи¬ более удобны для практического применения приемы и реко- 168
мендации, разработанные еще в 30-е годы Дейлом Карнеги (США) на основе серьезных исследований, включавших анализ огромного количества биографий людей, известных своей общительностью и умением добиваться поставленных целей. В результате этой работы были выявлены наиболее эффективные приемы, впоследствии многократно проверён- ные в процессе обучения, которое Карнеги вел в течение многих лет в созданном им Институте ораторского искусства и человеческих отношений. Приведем рекомендации, осно¬ ванные на работах Карнеги (Как приобретать друзей и ока¬ зывать влияние на людей. Пер. с англ.— М.: Прогресс, 1989) и адаптированные с учетом опыта руководства ВРГ при про¬ ведении ФСА: 1. Проявляйте искренний интерес к людям, расширяйте круг своего общения (служебный и неслужебный), старай¬ тесь налаживать с людьми сердечные отношения, не сводя¬ щиеся к чисто служебным. Чрезвычайно важно с самого на¬ чала работы ВРГ запомнить фамилии и имена участников ра¬ боты, наладить свободную и дружескую атмосферу, стиму¬ лирующую высказывание любых мыслей и исключающую опасения быть высмеянными, подвергнутыми осуждению. 2. Заводите разговор на тему, интересующую членов группы, меньше говорите сами, старайтесь внимательно слу¬ шать, приобщайте других к разговору заинтересованными вопросами. Дайте им почувствовать превосходство в данном вопросе, ваш интерес и благодарность за полученную инфор¬ мацию. 3. Избегайте споров, особенно на темы несущественные, не допускайте эскалации спора, перехода на личности. Не говорите человеку прямо, что он не прав: если неправы са¬ ми — признавайте это быстро и категорично, не пытайтесь увернуться. Если идея хороша — хвалите выдвинувшего ее человека, называя его. Если плоха — критикуйте идею, не называя ее автора. Дайте возможность человеку «сохранить лицо», покажите, что ошибку легко исправить. Начинайте с критики собственных ошибок, недостатков. Для доказа¬ тельства своих мыслей используйте простые и понятные, на¬ глядные доводы, аналогий, 4. Вовлекайте людей й творческую работу, помогайте человеку почувствовать себя соавтором идеи, ощутить сча¬ стье творчества. 5. Относитесь с сочувствием к побуждениям и желаниям других, старайтесь использовать эмпатию. Добиваясь от человека тех или иных действий, прибегайте к благородным мотивам, бросьте человеку вызов, заставьте соревноваться. Создайте человеку хорошую репутацию, чтобы он стремился ее оправдать. 1б9
6. Старайтесь вызывать у членов группы взаимные сим¬ патии. Чаще улыбайтесь, начинайте всегда с дружеского то¬ на, вместо приказов задавайте вопросы, поступайте так, что¬ бы человек был счастлив выполнить вашу просьбу, поже¬ лание. 7. Стараясь наладить отношения с людьми, не перегибай¬ те палку — не допускайте фамильярности и панибратства, оставайтесь для людей руководителем, который может при необходимости и потребовать и наказать. В принципе приведенные выше приемы фактически опи¬ сывают поведение просто хорошего, от природы коммуника¬ бельного человека. Формальное их использование есть лице¬ мерие и, как правило, производит действие, прямо противо¬ положное ожидаемому: отталкивает людей. Правильнее всего воспринимать эти рекомендации как программу пере¬ стройки собственной личности в «хорошего человека». Для этого можно использовать систему Станиславского (вжива¬ ние в роль), методы самовнушения. Задача не простая, но бполне решаемая. Необходимо также понимание, что приве¬ денные. лриемы действенны в относительно нейтральных об¬ стоятельствах, когда в принципе возможно принятие аль¬ тернативных решений. Они не могут заставить человека действовать против собственных интересов, нарушить долг и т. д. Но подавляющее большинство ситуаций, возникающих в работе ВРГ (да и в других случаях), относятся к нейт¬ ральным. Еще несколько правил, полезных для ведущего ВРГ: 1. Верьте специалисту, когда тот утверждает, что предло¬ женная идея хороша, что она может быть реализована. 2. Сомневайтесь, если специалист утверждает обратное, но не выражайте своих сомнений явно; найдите обходной путь, возможность задать тот же вопрос позже, в иных об¬ стоятельствах, с другим обоснованием. Помните, что любое, самое категоричное «этого нельзя сделать, потому что...» означает лишь то, что перед вами новая задача, которую можно и нужно попробовать решить. 3. Не спорьте со специалистом в области, где он компетент¬ нее вас, не пытайтесь аргументировать свои идеи с «его по¬ зиции». Обосновывайте ваши предложения с позиций ТРИЗ и ФСА. 4. Не преуменьшайте и не преувеличивайте своих знаний в чужих областях. Не подчеркивайте свою правоту, если ока¬ зались правы. 5. Специалист прав, пока не доказано обратное. Бремя доказательства лежит не на нем, а на ведущем (своего рода «презумпция невиновности» специалиста). 170
6. Подвергайте сомнениям общепринятые объяснения, правила, чертежи, расчеты, инструкции и т. п. Ни один аргу¬ мент не должен приниматься на веру, без проверки с позиций здравого смысла, физики, ТРИЗ. 7. Работая по тем или иным методикам ТРИЗ и ФСА, не опускайте произвольно те или иные шаги, не допускайте формализма в формулировках. 8. Не забирайтесь преждевременно в детали (в «винти¬ ки»), не теряйте из виду общих позиций. 9. Не вмешивайтесь в работу группы чересчур часто, но и не упускайте управления ее работой. 10. Не пытайтесь создавать свой авторитет с администра¬ тивных позиций. Ваш авторитет — в результатах работы ВРГ. 11. Ни в коем случае не приписывайте себе результатов работы ВРГ. 12. Помните: нет плохих объектов, нет плохих ВРГ, есть плохие ведущие! Ведущий должен внимательно следить за работой спе¬ циалистов, за разногласиями между ними, не позволяя от¬ клоняться от предмета обсуждения. В ситуации, когда поиск идет активно, специалисты увлечены, роль ведущего сво¬ дится к тому, чтобы незаметно направлять поиск редкими, точно поставленными вопросами. Но если ведущий недоста¬ точно вмешивается в работу, появляется опасность потери управления работой ВРГ. Работая с группой, ведущий не должен забывать, что помимо цели — решение задач, у него должна быть еще одна не менее важная цель — подготовка людей, которые впос¬ ледствии смогут сами использовать методологию ТРИЗ и ФСА в своей работе, составят своеобразный золотой фонд предприятия. Поэтому работа должна совмещаться с нена¬ вязчивым обучением, демонстрацией возможностей тех или иных методов. Не следует думать, что на творческом этапе мы имеем де¬ ло с уже готовыми задачами, сформулированными оконча¬ тельно на аналитическом этапе. И здесь продолжается уточ¬ нение условий задач, появляются новые формулировки. Уточнение условий обычно происходит в виде диалога веду¬ щего с членом ВРГ, наиболее компетентным в данной об¬ ласти. При этом другие члены ВРГ задают вопросы, допол¬ няют. Наилучшую позицию ведущего можно выразить так: «Я, конечно, не специалист по Вашим... Вам виднее, но с по¬ зиций ТРИЗ здесь нужно... лучше...» Или: «Позвольте задать наивный вопрос... А почему нельзя сделать...?» В вопросах и репликах ведущего не должно быть категоричности, без¬ 171
апелляционное™, намеков на примитивность предлагаемых решений. Таких же правил должны придерживаться и ос¬ тальные члены ВРГ. Во время уточнения условий группа задает массу воп¬ росов, часто ненужных, предлагает свои решения. Такой сле¬ пой перебор вариантов нужно пресекать, но не сразу, иногда полезно дать людям возможность «поштурмовать» слож¬ ную задачу, чтобы они, во-первых, лучше ее поняли, во-вто- рых, ощутили бесперспективность такой работы, контраст между неорганизованным штурмом и последующей работой по ТРИЗ. При использовании инструментов ТРИЗ, в особенности АРИЗ, приема «обращения исследовательской задачи», по мере углубления в анализ формулировки становятся все бо¬ лее необычными, даже «дикими», что трудно воспринимается необученными членами ВРГ. У них возникает желание уйти от непривычного назад, к более понятному. Ведущий должен стараться не допускать отступления, вести группу вперед. На первых заседаниях неопытные в поиске члены ВРГ не верят, что им удастся найти много разных и хороших идей. Поэтому склонны останавливаться на первом сколько-ни- будь подходящем решении, не хотят идти дальше, развивать идею, искать другие, более идеальные варианты. Особенно это проявляется в нежелании продолжать анализ по АРИЗ, если какие-то идеи подсказаны уже его первыми шагами. Причина этого — главным образом неверие в возможности свои и группы, опасение, что ничего другого найти не удаст¬ ся — типичные проявления психологии изобретателей, работающих методом проб и ошибок. И здесь ведущий дол¬ жен, преодолевая сопротивление, вести группу дальше. В таких случаях можно сказать: «Хорошо, решение есть, но допустим, что оно непригодно. Поищем другое...» Как правило, на каждом заседании подвергаются анали¬ зу два узла: заканчиваемся анализ одного из них, начатый на предыдущем заседании, и начинается анализ другого. Это не только разнообразит поиск, но и позволяет проводить необходимую дополнительную работу по узлу между засе¬ даниями: систематизировать предложения, оценивать их, собирать недостающую информацию. Причем полезно сумми¬ ровать все предложения поданному узлу и его деталям, в том числе и те, которые возникли попутно, при анализе других частей системы, так как от 10 до 25% предложений, получен¬ ных при анализе данного узла, относятся к другим частям объекта. Это результат отвлечений, случайной ассоциации или просто того, что анализ нового узла помог лучше разоб¬ раться в других. Между заседаниями проводятся также ин¬ 172
дивидуальные консультации с членами ВРГ или с другими, не входящими в нее специалистами, технологические экспе¬ рименты, расчеты и т. д. Так как во время работы ВРГ ведущему не всегда удается фиксировать предложения, необходимо выделить одного че¬ ловека для ведения подробной записи хода анализа. Возмож¬ на и запись на магнитофон с последующей расшифровкой. Кроме того, все участники группы ведут свои записи, делают эскизы и т. д. После окончания работы на базе этих записей готовятся предложения ФСА, оформляются заявки на изо¬ бретения, рационализаторский предложения. Серьезную трудность иногда вызывает определение ав¬ торства отдельных предложений. Хотя каждая идея всегда имеет своего конкретного автора, выявить его обычно очень сложно. При коллективном творчестве вряд ли справедливо считать автором человека, высказавшего окончательную идею — чаще всего его навел на мысль кто-то другой, кото¬ рый, в свою очередь, обязан третьему... Очень важно с самого начала работы ВРГ четко оговорить вопросы авторства, чтобы не возникало искушение скрыть какие-то идеи для по¬ следующей подачи самостоятельных рационализаторских предложений и заявок на изобретение. В практике ФСА ис¬ пользуют разные подходы: можно, например, договориться заранее, что авторами предложений, найденных во время за¬ седания, являются все члены ВРГ, присутствующие на засе¬ дании (кстати, чаще всего это действительно так и бывает). Иногда сразу после заседания при просматривании записей можно коллективно определить состав авторов по каждому предложению. Если предложения выработаны членами ВРГ самостоятельно, не во время заседаний, то авторами должны считаться те, кто их нашел, хотя сами предложения входят в число найденных при ФТА. То же относится и к рационали¬ заторским предложениям, ранее отклоненным, но «реаними¬ рованным» при ФСА. Владея методами поиска и занимаясь, в отличие от дру¬ гих членов группы, только данным объектом, ведущий может найти многие решения самостоятельно. Запас заранее заго¬ товленных решений очень помогает вести работу, ликвиди¬ ровать угрозу срыва, когда ни у кого нет идей и группа мол¬ чит. Чтобы не снизить эффективность поиска, ведущий дол¬ жен вывести на эти решения группу с помощью наводящих вопросов. Решение, найденное во время заседаний, всегда предпочтительнее для группы, так как у ее членов возникают к нему «родительские чувства», желание дальше его разра¬ батывать, улучшать, внедрять. Творческий этап — самый интересный и может длиться 173
долго. Постоянно появляются новые решения, кажется, что улучшать можно до бесконечности, однако поджимают установленные сроки. По мере приближения к окончанию работы все большее внимание уделяется обсуждению, опен¬ ке, проверке и оформлению полученных предложений. По¬ степенно это становится основной работой. Исследовательский этап включает предварительную оцен¬ ку выдвинутых предложений, разработку эскизов и выпол¬ нение необходимых расчетов, опытную проверку и анализ вариантов совместно со специалистами, не входящими в ВРГ, комплексную технико-экономическую оценку и отбор наиболее ценных предложений для представления эксперт¬ ной комиссии, оформление предложений ФСА. На этом этапе ВРГ рассматривает все предложения с са¬ мого начала, отбирает то. что может быть использовано, дать экономический или какой-то другой полезный эффект. По ходу дела проводится поиск для решения дополнительных проблем, связанных с тем или иным предложением. На этом этапе работы очень часто появляются новые идеи, более эффективные, чем найденные прежде, или их дополняю¬ щие. Во время последних заседаний вся проделанная работа как бы повторяется в убыстренном темпе и часто с более высокими результатами. Характерно, что в этот период воз¬ растает роль экономиста группы. Он должен обладать боль¬ шим опытом и соответствующей подготовкой, чтобы суметь быстро сравнить и оценить разные варианты решения и в каждом конкретном случае дать ответ. Например, что выгод¬ нее: получить деталь литьем «в землю» с последующей меха¬ нической обработкой или изготовить дорогостоящий кокиль? Что лучше: использовать дорогие подшипники с большим ресурсом работы или предусмотреть легкую их замену запас¬ ными? И на этом этапе в качестве инструмента полезно исполь¬ зовать ТРИЗ, в частности, рассмотреть степень достижения идеального конечного результата, разрешения физического противоречия, соответствия решения законам техники и т. д., позволяющие оценить достоинства найденного решения и, при необходимости, развить его, отыскать новые области применения полученных идей. При этом особенно важно выявить сверхэффекты и вред¬ ные системные свойства, проследить возможные изменения во всей технологической цепочке, конструкции, которые про¬ изойдут при внедрении новых решений. Всем сверхэффектам нужно найти применение, по возможности их развить с целью получения максимальной пользы. Для этого может потребо¬ ваться ввести какие-то дополнительные усовершенствования. 174
В отношении вредных системных свойств необходимо сфор¬ мулировать задачи по их недопущению либо устранению по¬ следствий. Для выявления вредных системных свойств целесообразно использовать «диверсионный» подход. Помимо оформления заявок на изобретения и заявлений на рационализаторские предложения, на этом этапе каждое предложение оформляется по принятой на предприятии форме, включающей следующие моменты: порядковый номер предложения, наименование объекта (детали, узла), к кото¬ рому предложение относится, перечень документов, затра¬ гиваемых предложением, описание существующего положе¬ ния, суть предложения. Кроме того, должны быть указаны преимущества и возможные недостатки предлагаемого ре¬ шения, необходимые для его внедрения мероприятия, ожи¬ даемый экономический и другие эффекты. Каждое предложе¬ ние подписывается всеми членами ВРГ (при необходимос¬ ти— с замечаниями). Также должно быть предусмотрено место для окончательного, заключения экспертной комиссии. Помимо предложений, оформленных в описанном выше порядке, ВРГ готовит краткую пояснительную записку, а также наглядные материалы: плакаты, макеты, модели. Рекомендательный этап включает проведение экспертизы предложений ВРГ, анализ заключения экспертизы, приня¬ тие окончательного решения руководством организации, раз¬ работку планов по доработке предложений и их внедрению. Экспертиза проводится экспертной комиссией на сов¬ местном заседании с ВРГ. Члены ВРГ защищают и разъяс¬ няют свои предложения. Все предложения подразделяются на 3 группы: 1) не требующие при внедрении серьезных изменений кон¬ струкции и технологии, в частности, перепланировок рабочих площадей, замены дорогостоящего оборудования, изготовле¬ ния сложной оснастки, новых штампов, пресс-форм и т. д.; как правило, они быстро внедряются, особенно те, которые направлены на отмену тех или иных операций, деталей. Поч¬ ти при каждом ФСА удается найти несколько таких предло¬ жений; 2) предусматривающие значительные изменения техно¬ логии, но не требующие переутверждения технических ус¬ ловий, изменения Действующих государственных и других стандартов; 3) серьезно изменяющие конструкцию, внедрение которых возможно только при модернизации или замене выпускае¬ мого объекта. По каждой группе экспертная комиссия назначает раз¬ личные сроки (очередность) внедрения. Отдельно указывают - 175
ся предложения, которые нуждаются в экспериментальной или какой-либо иной проверке для принятия решения о внед¬ рении. Протокол экспертизы подписывается всеми членами экспертной комиссии и ВРГ. После экспертизы проводится доработка предложений с учетом замечаний экспертной комиссии службами главного конструктора, главного технолога и ФСА, совместно согла¬ совываются и разрабатываются планы-графики внедрения предложений. Протокол заседания экспертной комиссии, тексты предложений ВРГ с эскизами и расчетами и подго¬ товленные планы-графики представляются совету ФСА пред¬ приятия или объединения. Председателем совета ФСА яв¬ ляется, как правило, директор предприятия или главный инженер. В совет ФСА входят представители аеминистра- ции — заместитель директора по производству, по экономи¬ ческим вопросам, главный бухгалтер, главный инженер, глав¬ ный технолог, главный конструктор (если на предприятии представлены различные направления производства, то главные конструкторы по основным видам продукции), пред¬ ставители общественных организаций. В некоторых случаях роль совета ФСА может выполнять научно-технический совет предприятия. Результаты работы докладываются на совете ФСА, кото¬ рый принимает решенйе о включении рекомендаций ФСА в планы различных подразделений. Предложения ФСА вклю¬ чаются в планы организационно-технических мероприятий по повышению эффективности произввдства, планы по но¬ вой технике, планы по экономии материалов, экономии трудоемкости и т. д. Этап внедрения. Подразделения и службы предприятия, получившие плановые задания по разработке и внедрению предложений ФСА, проводят эту работу в процессе своей производственной деятельности. При этом служба ФСА пе¬ риодически контролирует состояние работ по внедрению и при необходимости оказывает техническую помощь. После того как предложения внедрены в производство, получены акты о внедрении, служба ФСА участвует в опре¬ делении фактической экономической эффективности и готовит окончательный отчет перед вышестоящими организациями о результатах проведения функционально-стоимостного анализа по единому объекту. Таким образом, правильная организация ФСА позволяет реализовать на практике системный подход к совершенствуе¬ мому объекту, в комплексе рассмотреть его с различных по¬ зиций: технической, экономической, может быть, и эстетичес¬ кой, с точки зрения производственника и потребителя. В ра¬ 176
бочем порядке выявляются и разрешаются противоречия между различными службами, прослеживаются все послед¬ ствия, в том числе и нежелательные, вносимых в объект и в производство изменений. У большинства специалистов, прошедших через обучение ФСА, через работу в группах ФСА, меняется отношение к работе, усиливается творческая направленность. Это — до¬ полнительный эффект ФСА, который невозможно оценить в рублях. Даже после официального прекращения работы ВРГ ее бывшие члены продолжают следить за судьбой своих предложений, при необходимости помогают внедрению. Многие из них стараются пройти обучение по ТРИЗ, стихийно собираются в инициативные группы для решения производ¬ ственных проблем и за рамками ФСА, активно участвуют в работе групп и кружков качества. Практика проведения ФСА Несколько лет назад работа по внедрению ФСА на круп¬ ном предприятии, выпускающем разнообразную продукцию, в основном электротехнические изделия, начиналась с экспери¬ мента — нужно было проверить, действенен ли этот, пока малоизвестный метод, способен ли он дать серьезные ре¬ зультаты? Скептиков разных мастей хватало. Высказывались различные мнения: улучшать ничего не надо, все и так отлич¬ но; улучшать нужно, но все равно не удастся; возможно, най¬ ти какие-то идеи и удастся, но кто захочет их внедрять; захо¬ теть, может, и захотят, но все равно не внедрят, а если внед¬ рят, то экономического эффекта не получат и т. д. Немало было и прямых противников — тех, кто возражал против нового метода просто на всякий случай, и тех, кто, немного зная о возможностях ФСА, опасался, что анализ вскроет их ошибки, недоработки. Например, одним из про¬ тивников проведения ФСА был начальник цеха, выпускаю¬ щего предполагаемый объект анализа. Его опасения были вполне понятны: он не хотел, чтобы ФСА вскрыл, вытащил на всеобщее обозрение тщательно скрываемые им (как и любым другим начальником того периода) резервы, потому что при планировании «от достигнутого» у цеха не останется возможности выполнить необоснованно увеличенный план. После первого анализа, убедившись, что ФСА не только не «вычерпывает» его резервов, но и указывает на множество но¬ вых, ранее неизвестных, начальник цеха полностью изменил свое отношение. Но вначале сопротивление было очень силь¬ ным, и только внимание и поддержка руководства объедине¬ ния обеспечила проведение ФСА. 12 зак. №91188 177
При выборе объекта для первого анализа не ставилась цель получения значительного эффекта — гораздо важнее было доказать действенность метода. Именно поэтому был выбран контактор — электрический аппарат, предназначен¬ ный для выполнения переключений в цепях постоянного и переменного тока. Он выпускался уже более 25 лет и счи¬ тался полностью «дожатым» изделием с отлично отрабо¬ танной технологией, которую, казалось, невозможно сущест¬ венно улучшить. Тем более заманчиво было провести его ана¬ лиз — удача убедительнее любой агитации Руководителем работы был назначен один из авторов этой книги, имевший к тому времени небольшой опыт препо¬ давания и практического применения ТРИЗ для индивидуаль¬ ного и коллективного решения изобретательских задач. К со¬ жалению, этого опыта оказалось недостаточно, было совер¬ шено немало ошибок, очень многому пришлось учиться на ходу. Нелегко оказалось подобрать людей во временную рабо¬ чую группу, на всем предприятии не было ни одного работни¬ ка, знакомого хоть немного с методологией ФСА. Поэтому решили на первых порах совмещать проведение анализа с обучением. Кого же включать в группу? Кто из специалис¬ тов, занимающихся контакторами, обладает необходимыми знаниями и личными качествами? Беседы с руководителями подразделений, изучение материалов в БРИЗ и патентном отделе, личные беседы со многими кандидатами в ВРГ позво¬ лили отобрать нужных людей. В ВРГ вошли опытные и творческие специалисты: кон¬ структор, ведущий текущую работу по контакторам, ответ¬ ственный За их производство; технолог из отдела главного технолога; заведующий лабораторией испытания электри¬ ческих аппаратов, отлично знающий физику работы и осо¬ бенности эксплуатации контакторов; технологи механичес¬ кого и сборочного цехов, досконально изучившие производ¬ ственные проблемы. Кроме того, в группу вошли два инже¬ нера, чьи специальности не связаны с контактором. Именно они, не скованные психологической инерцией, имеющие боль¬ шой «неконтакторцый» опыт, выдвигали, как правило, самые «дикие», неожиданные, но перспективные и полезные идеи. Приказом, подписанным директором предприятия (яв¬ ляющимся председателем совета ФСА), были утверждены план работы, список членов ВРГ и экспертной комиссии, состав информации, которую должны представлять для про¬ ведения анализа различные службы предприятия. Было дано право привлекать к работе всех, кто понадобится для ФСА, получать любые консультации. 178
На информационный этап по плану-графику было отведе¬ но две недели. Мы были уверены, что, по крайней мере, этот этап не потребует большой работы: все службы дадут нужную информацию, останется только систематизировать ее. Те¬ перь это вспоминается как проявление 1файней наивности. Пришлось немало потрудиться, чтобы получить хотя бы часть нужной информации. Ведущий неделю провел в цеху, наблю¬ дая за изготовлением объекта ФСА, по возможности участвуя в этом процессе (пригодились полученные еще в юности на¬ выки слесаря-инструментальщика). Местом проведения анализа по контактору был выбран «красный уголок» сборочного цеха. На стенах развесили экономические таблицы, чертежи, на широкой классной доске закрепили листы белой бумаги, приготовили цветные каран¬ даши, фломастеры, чтобы, обсуждая идеи, рисовать все что нужно и не бояться, что рисунки сотрутся или потеряются. На длинный стол водрузили выделенный руководством цеха новенький контактор. К концу нашей работы он стал неузна¬ ваемым: исцарапанный от бесчисленных сборок и разборок, с переделанными частями, долепленными пластилином, был годен разве что в металлолом. Но цена его гибели — десятки предложений по экономии металла, снижению трудоемкости и брака, улучшению условий труда и техники безопасности, повышению качества и долговечности. На первых заседаниях члены ВРГ хорошо познакомились с контактором (одно заседание провели целиком на ногах — прошли по всей технологической цепочке производства, по¬ смотрели на испытания, на упаковку...). Но главное — люди познакомились друг с другом, «притерлись»— поначалу не¬ редки были типичные столкновения. Вот идет спокойное, не¬ торопливое деловое обсуждение, и вдруг: Технолог: «Еще проблема! Изготовление магнитных сер¬ дечников. Раньше брали пруток с квадратным сечением 10Х Ю мм, фрезеровали его до размера 10X9,6, потом наре¬ зали кусочками через 8 мм. Теперь вместо фрезерования используем протяжку, это гораздо производительнее, но трудно выдержать точный размер, идет большой брак. Хоро¬ шо бы увеличить допуск». Конструктор: «Нельзя! Это расчетный размер, от него зависит эффективность гашения дуги при размыкании кон¬ такта». Исследователь: «А зачем вообще нужна обработка? Пусть бы было 10 мм, чем больше сечение, тем лучше гашение дуги, а места здесь хватает...» Технолог: «Это же ваши расчеты!» Через минуту уже спорят, перебивая друг друга. Вопрос 12* 179
волнует всех. В итоге выясняется, что 9,6 мм — минимально допустимый расчетный размер! Меньше быть не должно, а больше — сколько угодно. Так из-за старой оджбки более 25 лет делается ненужная работа и фактически ухудшается качество изделия. Простейшее решение — исключить обра¬ ботку сердечника — попадает в список предложений. ФСА контактора длился пол года. Была проделана боль¬ шая работа. Получены очень объемистые функциональные и диагностические таблицы (по этой причине они здесь не приводятся). Коснемся лишь отдельных моментов ФСА кон¬ тактора. Поэлементному анализу подвергались все детали контак¬ тора, для которых диагностическая таблица показала несоот¬ ветствие между стоимостью и функциональной значимое- Рис. 13. Контакт неподвижный: а — до проведения ФСА; б — после ФСА. М — материалоемкость; Т — трудоемкость; детали скобы: 1 — торец; 2 —«рог*, 3 — основание; 4 — лепесток; 5 — отверстие; 6-— отгиб 180 Лист Заклепка Лист крепления
тью, а также те, которые вызывали по разным причинам повышенную озабоченность специалистов. И первой из таких деталей с непропорционально высокой трудоемкостью и мате¬ риалоемкостью, вызывающей максимальные затруднения в производстве и эксплуатации, оказался контакт неподвиж¬ ный (рис. 13). Основные функции контакта — осуществлять замыкание электрической цепи и способствовать гашению электричес¬ кой дуги при размыкании контактов. Непосредственно замы¬ кает ток контакт-деталь, изготавливаемая из серебряно-кад¬ миевого сплава. Это самая дорогостоящая часть узла и, естественно, внимание в первую очередь было уделено ей. Временная рабочая группа исследовала несколько сотен контактов, побывавших в работе, и обнаружила, что замыка¬ ние происходит в основном по центру пластинки, а ее углы практически в работе не участвуют. Простейшее предложение — выполнять пластинки со скругленными углами — позволило снизить, расход дефицит¬ ного серебра на 10%, что дает экономию только на одном типоразме_ре контактора до 20 кг в год. Магнитный сердечник выполняет вспомогательную функцию при выключении тока. Возникающее в нем поле спо¬ собствует выталкиванию электрической дуги из зоны контак¬ та на отогнутые «рога» и тем самым растягиванию, охлажде¬ нию и быстрому разрыву дуги. Чтобы при работе контактора на переменном токе в сердечнике не возникали потери от вихревых токов, он выполняется наборным из отдельных пластин стали (шихтованным). Трудоемкость изготовления и сборки сердечника явно не соответствует его сравнительно скромной роли в выполнении изделием своих функций. Поиск альтернативных вариантов показал, что сердечник лучше всего выполнить из магнитной металлокерамики, обладаю¬ щей высоким электрическим сопротивлением и хорошими магнитными свойствами. Идея оказалась не новой — еще лет пять назад это пред¬ лагал сделать один из технологов, но тогда предложение не могло быть реализовано, и о нем забыли. ФСА «реанимиро¬ вал» полезную идею. Безусловно, ее автороаГсчитается тех¬ нолог, когда-то подавший рационализаторское предложение (он получит вознаграждение), но без группы ФСА об этом и не вспомнили бы, поэтому предложение с полным правом заняло место среди других предложений группы. При рассмотрении функций сердечника было выявлено, что его ввели в конструкцию для повышения долговечнос¬ ти, когда контакт-деталь изготавливали из медного сплава, а мощность механизма, обеспечивающего размыкание кон- 181
тактов, была меньше и поэтому разрыв дуги происходил мед¬ леннее. После внесения в систему коренных изменений никто не проверял, нужен ли теперь сердечник. Проведенные по предложению группы ФСА испытания показали, что бо¬ лее половины типоразмеров выпускаемых контакторов могут вообще обойтись без него, а в остальных прекрасный эффект дает металлокерамика. 1 Особое внимание при проведении анализа привлекло не¬ соответствие «времени жизни» всего контактора и неподвиж¬ ного контакта. Согласно техническим условиям, контактор должен выдерживать до миллиона циклов включение—от¬ ключение, в то время как контакт — только около 200 тыс. циклов. Поэтому при необходимости контакторы комплекту¬ ются запасными контактами. Вызвало удивление то, что вмес¬ те с негодным контактом всегда выбрасывается и магнитный сердечник, который не изнашивается в процессе работы. Связано это с тем, что сердечник крепится к контакту не¬ разъемным соединением — отгибом лепестков. При прове¬ дении ФСА был предложен ряд вариантов крепления сер¬ дечника (для тех модификаций контактора, где он нужен) к самому контакту или к стенкам дугогасительной камеры. Самой сложной в изготовлении деталью контакта являет¬ ся скоба, с помощью которой контакт крепится к дугогаси¬ тельной камере. На скобе закреплены все остальные детали контакта (см. рис. 13). Из матрицы поэлементного анализа скобы (табл. 1) видно, что один из элементов — отгиб в зад¬ ней части контакта — не выполняет ни одной основной функ¬ ции и связан с вредной функцией (мешает контакт-детали), то есть является чисто вспомогательным элементом. Тем не менее на его долю приходится до 10% стоимости материа¬ лов, из-за него усложняется технология штамповки и пай¬ ки. Так, контакты других типов, не имеющие отгиба, паяют на полуавтоматической машине, в которой контакг-деталь и место, к которому она припаивается, сжимаются с двух сторон и разогреваются коротким импульсом тока. Отгиб в скобе не позволяет использовать эту машину. Приходится пользоваться ручным приспособлением, в котором нагрев производится током, протекающим вдоль скобы. Пайка с помощью этого приспособления, как показал хронометраж, проведенный членами ВРГ, занимает в 2—3 раза больше времени, чем на машине, при этом довольно велик процент брака. Последовало предложение убрать отгиб (сердечник там, где он нужен, может упираться в стенку дугогаситель¬ ной камеры). ФСА позволяет находить, не только чисто технические решения. Анализ технологии пайки контакта выявил органи- 182
Таблица 1 Матрица функций элементов скобы Элементы Ч^ереб Функция Торец Рог Осно¬ вание Лепес¬ ток Отвер¬ стие Отгиб ряное локры ти€ 1. Крепление к дугогаси¬ О О 2. тельной камере Соединение с токопод¬ 3. водящей шиной Крепление контакт-де¬ Г о 4. та л и Крепление магнитного о В 5. сердечника Упор магнитного сер¬ 6. дечника Подвод тока к контакт- о о О В 7. детали Растягивание электри- ческой дуги 8. Предохранение от окис- о О 9. ления лепестка Предохранение от окис¬ ления других частей скобы 10. Затруднение пайки кон¬ Вр Вр такт-детали — ная, Примечание Здесь и далее в таблицах: О Вр — вредная или ненужная. — основная функция, В — вспомог-атель- зационно-экономический недочет: неожиданно обнаружи¬ лось, что, вопреки здравому смыслу, нормы трудоемкости таковы, что пайка на полуавтомате вдвое дороже, чем на ручном приспособлении. Среди прочих предложений ФСА появилось и чисто организационное — изменить нормы на участке пайки контактов. Передний отгиб («рог») неподвижного контакта выпол¬ няет одну, но чрезвычайно важную функцию: при размы¬ кании контактов электрическая дуга.переходит на рог, благо¬ даря его изгибу постепенно растягивается и дойдя до самого конца рога, разрывается и гаснет. Внимательное ис¬ следование бывших в работе контактов показало, что больше всего изнашивается место начала отгиба по простой причи¬ не — дуга задерживается перед местом перегиба, как бы на¬ бирая силы. Этого можно избежать, если сделать перегиб плавным, как это делается во многих конструкциях. Сделать и в нашем контакторе отгиб плавным оказалось само собой разумеющимся предложением. Только было непонятно, поче¬ му этого не сделали давным-давно? 183
Поэлементный анализ контакта показал, что имеется еще одно несоответствие: предохранять от коррозии серебря¬ ным покрытием необходимо только нижнюю часть лепестка, контактирующую с токоподводящей шиной, тем не менее се¬ ребром покрывается весь контакт (большую партию загру¬ жают в сетку и опускают в серебросодержащий раствор), что приводит к неоправданному перерасходу дорогого и дефи¬ цитного материала. Технолог объяснил, что это несоответствие уже пытались ликвидировать — было придумано приспособление, в кото¬ рое укладывались контакты так, что лепесток торчал вниз. Приспособление устанавливалось на края ванны, и лепестки погружались в раствор. Однако при этом пришлось при¬ думывать сложные системы регулировки уровня раствора и часть контактов шла в брак. При проведении ФСА, была сформулирована функция искомого приспособления: сохра¬ нять постоянное расстояние от приспособления до уровня жидкости в ванне. После этого почти очевидным стало реше¬ ние, обеспечивающее идеальное выполнение этой функции,— установить приспособление на поплавки. Только по контакту благодаря использованию простей¬ ших средств из арсенала специалиста по ФСА (функцио¬ нального и поэлементного анализов) было найдено девять решений, дающих в сумме около 60 тыс. рублей годовой экономии. Еще одним «неблагополучным» элементом оказался блок- контакт (рис. 14, а), обеспечивающий управление работой контактора, выдачу сигналов типа «контактор открыт» или «контактор замкнут». У сравнительно простой по конструк¬ ции детали — пластмассовой колодки с закрепленными на Рис. 14. Блок-контакт: а — до проведения ФСА; б — после проведения ФСА; 1 — уголок; 2 — серебряный контакт. 3 — магнит; 4 — заклепка; 5 — винт крепежный 184
ней медными уголками неподвижных контактов — оказалась довольно сложная технология, на упрощение которой было затрачено немало времени. Сегодня такую работу можно сделать гораздо быстрее, логичнее благодаря использованию методологии функционально-идеального свертывания, о ко¬ торой уже было рассказано. Поэтому приведем описание анализа этой детали в современной форме. Нежелательные эффекты. (НЭ) возникают практически на любой операции, но чаще всего с ними мирятся по разным причинам. Например, при прессовке пластмассовых колодок возникает облой, который потом приходится снимать вруч¬ ную. Причинами НЭ являются необоснованно сложная фор¬ ма колодки и изношенность пресс-форм (многие из них рабо¬ тают по 10 лет). Но изготовить новые пресс-формы нет воз¬ можности — перегружен инструментальный цех. Немало по¬ добных НЭ выявлено было и при изготовлении уголка. Но максимальные затраты и другие трудности были связаны с изготовлением магнитов и приклепкой их к уголкам. НЭ 1: магниты изготавливают литьем по выплавляемым моделям из твердого магнитного сплава. В них предусмотре¬ но отверстие под заклепку диаметром 0,5 мм. Так как сплав твердый, отверстие изготавливают литьем, что усложняет операцию и повышает ее трудоемкость. НЭ 2: после литья в отверстии остается формовочная масса, спекшаяся в твердую керамику. Ее приходится уда¬ лять (операция прочистки отверстия). НЭ 3: операция прочистки трудоемка. Попытки высвер¬ ливать массу оказались неудачными из-за ее высокой твер¬ дости; вытравливание щелочью потребовало специального оборудования, и процедура эта из-за малого диаметра отвер¬ стия длительна. Решили удалять массу выбиванием. НЭ 4: при выбивании часть магнитов раскалывалась. НЭ 5: магниты необходимо маркировать. Их намагничива¬ ют так, чтобы одна половина была намагничена в одном на¬ правлении, другая — в противоположном. На одной из них ставят красной краской точку. Операция маркировки из-за малости размеров магнита — кропотливая и трудоемкая. НЭ 6: высокая трудоемкость операции намагничивания. Магниты берут пинцетом по одному и укладывают на специ¬ альное приспособление для намагничивания. НЭ 7: не все магниты намагничиваются одинаково. Прихо¬ дится вводить операцию контроля намагниченности. НЭ 8: операция контроля — дополнительная трудоем¬ кость (магниты укладывают в контрольные приспособления и проверяют намагниченность). НЭ 9: часть магнитов на этой операции отбраковывается. 185
Готовые магниты приклепывают к уголкам с помощью пневматического пистолета. При этом возникают: НЭ 10: магниты приклепывают парами. Необходимо сле¬ дить за правильным их расположением по намагниченности. НЭ 11: высокая трудоемкость приклепки. НЭ 12: при клепке иногда ломаются магниты. В этом слу¬ чае идет на переплавку весь уголок с закрепленным на ней серебряным контактом. Брак не регистрируется, но в некото¬ рых партиях магнитов достигает 10—20%! НЭ 13. (выявился только при анализе): из-за ударов при клепке снижается намагниченность магнитов. Проверка по¬ казала, что после закрепления ни один из магнитов не имеет намагниченности, требуемой согласно технической докумен¬ тации. Из приведенного выше списка видно, что многие НЭ пред¬ ставляют собой звенья одной цепочки, тянущиеся друг за дру¬ гом, являются причиной новых исправительных операций. Следовательно, необходимо приступить к свертыванию тех¬ нологии. Формула свертывания приводилась ранее: «данную операцию можно не делать, если...» В результате были выяв¬ лены две ключевые задачи: а) заменить способ крепления магнитов с исключением НЭ 1 —НЭ 4; НЭ И — НЭ 13; б) изменить способ намагничивания магнитов с исключением НЭ 5 — НЭ 10. Решить первую задачу удалось с помощью ресурсор. увеличить высоту пластмассовой колодки и крепить магнит во время сборки, прижимая его уголком. Некоторое увеличе¬ ние расхода пластмассы и необходимость небольшой дора¬ ботки пресс-формы компенсируются значительным снижени¬ ем трудоемкости и брака (рис. 14, б). Решение второй задачи заключалось в переходе к намаг¬ ничиванию магнитов в сборе прямо на колодке, одновре¬ менно контролируя величину намагниченности. Простую ус¬ тановку для этой цели можно было изготовить в течение не¬ дели, причем операция намагничивания практически не по¬ требует времени, так как работница, осуществляя оконча¬ тельную сборку колодки, устанавливает ее в приспособле¬ ние, как вилку в розетку, откуда она сама выпадает в тран¬ спортную коробку. Эффект от этих двух предложений — снижение на 10% расхода металла, в том числе меди, серебра, магнитного сплава, уменьшение трудоемкости ориентировочно на 5000 часов в год. А всего при проведении ФСА по контактору было найде¬ но 52 предложения, направленных на снижение трудоем¬ кости, энергоемкости и материалоемкости, повышение ка¬ 186
чества, высвобождение производственных площадей и уве¬ личение надежности контактора. Не все предложения были приняты, но только по принятым расчетная экономия превы¬ сила 250 тыс. рублей в год — около 20% от стоимости годово¬ го выпуска контакторов. И эта экономия не осталась лишь расчетной — уже в первый год было внедрено одно предло¬ жение, снижающее трудоемкость на 12 тыс. нормо-часов. Вто¬ рой год внедрения дал свыше 50 тыс. рублей экономии. Внед¬ ряются и остальные предложения, кроме нескольких, кото¬ рые, согласно решению экспертной комиссии, будут исполь¬ зованы в дальнейшем при разработке новых контакторов. К сожалению, некоторые предложения, выгодные для го¬ сударства, так и не попали в окончательный список. Одно из них, например, относилось к изменению ряда номинальных токов контакторов с целью согласования его с рядом номи¬ нальных мощностей выпускаемых промышленностью элек¬ тродвигателей. Сложилось так, что они не соответствовали друг другу. Ряд номинальных токов контактора — 25, 50, 100, 150 ампер и т. д., электродвигателей — 67, 110, 160 ампер и т. д. В результате приходилось использовать дая электро¬ двигателей контакторы с заведомо излишним запасом по то¬ ку и, следовательно, более дорогие. Переделать 50-амперный контактор на 67-амперный несложно — запас прочности большинства деталей позволяет почти ничего не менять (нужно только увеличить число витков в катушке да усилить возвратную пружину). Но тогда завод окажется в убытке — более мощный контактор дороже, его выгоднее продать для двигателя на 67 амйер, чем переделанный 50-амперный! И руководство запретило упоминать об этой идее. Рассмотрим более подробно выполнение элементов ана¬ литического и творческого этапов ФСА на примере анализа бытовой ручной мясорубки. Эта работа преследовала две цели: получить реальный эффект и научить людей методике ФСА. Проведение ФСА включило в несколько сокращенном объеме выполнение всех основных этапов работы: был эко¬ номически обоснован выбор объекта, составлено техничес¬ кое задание на проведение работы, подготовлен приказ о проведении ФСА. На информационном этапе были изучены советские и зарубежные аналоги, начиная от старинной мя¬ сорубки до перспективных пластмассовых моделей. Благодаря общему знакомству с объектом построение структурной схемы не вызвало затруднений (рис. 15). Однако на этом начальном этапе при полной разборке мясорубки в процессе составления структурной схемы удалось выявить серьезный недостаток конструкции: между втулкой 5.2 и кор¬ 187
пусом мясорубки попадает сок мяса, и это вызывает неприят¬ ный запах. Значительное количество информации было получено при составлении технологической схемы (рис. 16). Непосред¬ ственно на схеме знаком «*» отмечены операции, вызываю¬ щие затруднения в процессе производства. Рис. 15. Структурная схема мясорубки бытовой: 1 — гайка; 2 — решетка; 3 — нож; 4 — шнек (4.1 — валик; 4.2 — витки); 5 — корпус в сборе (5.1 — корпус; 5.2 — втулка; 5.3 — закрытие; 5.4 — колпачок; 5.5 — шайба; 5.6 — винт; 5.7 — валик; 5.8 — серьга; 5.9 — ручка); 6 — ручка в сборе (6.1 — ручка; 6.2 — валик; 6.3 — рукоятка; 6.4— пробка); /— винт в сборе (7.1— винт; 7.2— головка; 7.3— колпачок) 188
Т Рис. 16. Технологическая схема производства мясорубки 189 1. ГАЙКА — литье, механическая обработка, полировка 2. РЕШЕТКА — штамповка, точение, сверление* , термообработка, шлифовка 3. НОЖ—литье, термообработка, заточка* — “ 4.1. ВАЛИК—точение*, фрезерование! |. .... --п Н- литье—4. ШНЕК — точение, полировка 4.2 ВИТКИ ' 1 1 5.1. КОРПУС—литье *, точение, нарезание резьбы, полировка 5.6. ВИНТ—точение, фрезерование, нарезание резьбы ' 5.5. ШАЙБА—штамповка -запрессовка*-, 5.8. СЕРЬГА—штамповка 1 * }- запрессовка 5.9. РУЧКА—пластмассовое литье—1 _ 5. КОРПУС — сборка- --( 5.7. ВАЛИК—точение В СБОРЕ 5.2. ВТУЛКА—пластмассовое литье 5.3. ЗАКРЫТИЕ— пластмассовое литье 5.4. КОЛПАЧОК—пластмассовое литьег 6.1. РУЧКА—литье, сверление, полировка—| *. Н запрессовка—» 6.2. ВАЛИК— точение 1 _ 6. РУЧКА — запрессовка— ■— ■ ■ ■ 1 6.3. * РУКОЯТКА — пластмассовое литье В СБОРЕ 6.4. ПРОБКА—пластмассовое литье 7.3. КОЛПАЧОК—пластмассовое литье 1 I 7 ВИНТ 7.2. ГОЛОВКА 1 * [—запрессовка— * — литье —1 В СБОРЕ 7.1. ВИНТ—точение, нарезание резьбы МЯСОРУБКА В СБОРЕ
Таблица 2 Матрица функций мясорубки (фрагмент) Узлы и детали Функции Мясо¬ рубка 1. Гайка 2. Решет¬ ка 3 Нож 4. Шнек 5. Кор¬ пус 6. Руч¬ ка 7. Винт Перерабатывает мясо: О — О О в в — — подает В — — — О О в — режет О — О О — — — — сминает — — Вр Вр Вр Вр — — Объединяет детали В О — О — О Крепит мясорубку к В О опоре — — — — — — Глубоко разобраться в недостатках деталей и отдель¬ ных элементов этих деталей позволил функциональный анализ и заполнение функциональных (табл. 2, 3) и по¬ элементной матриц (рис. 17, табл. 4). Особенно много ин¬ формации о слабых местах конструкции и технологии дало заполнение диагностической таблицы (табл. 5). Некоторые обнаруженные несоответствия между уровнем материало¬ емкости и трудоемкости и величиной функциональной значи¬ мости потребовали дополнительных объяснений технолога цеха. Например, повышенная трудоемкость и высокая сте¬ пень беспокойства имеющего малую значимость винта 7. Оказалось, что при заливке головки винта алюминием час¬ тично заливаются и витки, что заставляет дополнительно «прогонять» резьбу. Большую озабоченность конструкторов вызывала решетка 2, так как сверление отверстий в выпол¬ ненной из твердой инструментальной стали решетке требо- Матрица функций струбцины (фрагмент) Таблица 3 Фрагмент Детали 5.1. 5.4. 5.5. 5.6. 5 7. 5 8. 5.9 Кор¬ Колпа¬ Шай¬ Винт Валик Серь¬ Руч¬ пус чок ба га ка Крепит мясорубку к опоре: сжимает опору вращает винт направляет винт Предохраняет стол от по¬ вреждений О О В О — — В о о — О - — - — — — — в в о о ______ — О — - — — — 190
вало много ручного труда и нередко в конце месяца самих конструкторов посылали в цех помогать сверлить. Все недостатки, проблемы, задачи, выявленные на ана¬ литическом этапе, были систематизированы и занесены в специальный список. Рис. 17. Корпус мясорубки: А. Бункер: 1— стенка; 2— зона накопления; 3— зона подачи; 4 — зона захвата; Б. Рабочая часть: 5 — зона подачи; 6 — зона переработки; 7 — стенка; 8 — отверстие; 9 — ребра; 10 — рас¬ точка; 11 — фиксатор; 12 — раструб; 13 — резьба; В. Струбцина: 14 — кронштейн; 15 — опора; 16— кронштейн; 17— ребро; 18— бобышка; 19— резьба 191
Таблица 4 Матрица функций корпуса мясорубки (поэлементный анализ, фрагмент) Функции Элементы Накапливает мясо О — — — — — — — — — — — Подает мясо О О — — — — — — — — — — Предотвращает за¬ кручивание мяса — В — О — — — — — — — — Удерживает решетку — — — — — — — — — — — — Крепит втулку — — О — — — — — — — — — Крепит мясорубку — — — — — ОВ В О В В В Воспринимает усилие винта — — — — — В О О — О О О Диагностическая таблица Таблица 5 (в процентах) Узлы, детали Характеристики и эксперты Услов¬ ная суммар¬ ная оцен¬ ка (2) функ- цио- наль- ная значи¬ мость трудо¬ ем¬ кость мате- риало- ем- кость степень беспокойства кон¬ струк¬ тор техно¬ лог по осна¬ стке техно¬ лог цеха отдел техно- логи- чес- кого конт¬ роля потре¬ би¬ тель ВРГ эконо¬ мист эконо¬ мист 1. Гайка 5 5 4 5 5 15 39 2. Решетка 10 5 3 60 5 40 50 10 183 3. Нож 15 15 2 5 5 5 20 10 77 4. Шнек 15 20 20 5 20 10 — 5 95 5. Корпус 50 30 60 20 60 25 30 35 280 6. Ручка 4 15 10 2 5 5 — 20 61 7. Винт 1 10 1 3 5 10 — 5 35 Список недостатков, проблем, задач (фрагмент) 1. Ганка При сборке мясорубки в домашних условиях гайку бывает трудно завер¬ нуть с нужной силой. Выступы и ребра повышают расход материала и ухуд¬ шают внешний вид. Необходимо обеспечить удобное крепление гайки. 192 Бункер Рабочая часть Отверстие Ребро Расточка Струбцина Кронштейн Опора ( Кронштейн Ребро Бобышка Еезьба
2. Решетка A. Из-за большой толщины и твердости материала решетки ее прихо¬ дится сверлить вручную, при этом быстро тупятся и часто ломаются сверла, велика трудоемкость операции. Необходимо перевести на штамповку. Б. После сверления и шлифовки в отверстиях часто остаются заусенцы, которые трудно удалять. Необходимо предотвратить появление заусенцев или найти эффективный способ борьбы с ними. B. После использования мясорубки потребителю приходится прочищать отдельно каждое отверстие в решетке. Необходимо сделать так, чтобы ре¬ шетка хорошо очищалась. 3. Нож А. Нож изготавливается литьем по выплавляемым моделям, потом шли¬ фуется и каждая режущая кромка затачивается вручную. Последняя опе¬ рация весьма трудоемка. Необходимо снизить трудоемкость изготовления. Б. Имеется значительный брак из-за недостаточной твердости ножей после термообработки. Необходимо улучшить закалку. 4. Шнек А. Вал шнека имеет сложную форму, технология его изготовления вклю¬ чает фрезерные и токарные операции, при обработке снимается много ма¬ териала. Необходимо упростить конструкцию и технологию изготовления. И т. д. На основании диагностической таблицы были вырабо¬ таны «Рекомендации по направлению и очередности анализа по деталям мясорубки бытовой, ручной»: 1. Корпус (2280, см. табл. 5): снижение общей материалоемкости за счет выбора оптимальной кон¬ струкции и толщины материала изделия; снижение трудоемкости и сложности оснастки (форм для литья). 2. Решетка (2183): снижение степени беспокойства конструкторов и технологов, вызванного затруднениями со сверлением отверстий. Поиск возможности перевода тех¬ нологии изготовления решеток со сверления на штамповку; снижение брака из-за заусенцев, остающихся в отверстиях после свер¬ ления. 3. Шнек (295): упрощение оснастки. 4. Нож (277): снижение трудоемкости (на операции заточки); уменьшение брака (преимущественно из-за плохой термообработки). 5. Ручка (261): снижение трудоемкости изготовления; повышение удобства пользования. 6. Гайка (239): повышение удобства эксплуатации (обеспечение удобного откручивания и закручивания). 7. Винт (235): снижение трудоемкости изготовления и уменьшение трудностей из-за необходимости дополнительной прогонки резьбы после заливки головки винта алюминием. В процессе работы были решены задачи всех типов. Задачи / типа. Вал шнека имеет толщину 20 мм и выпол¬ нен из стали. Его размеры позволяют передать огромный момент, хотя в мясорубке момент такой величины возник¬ нуть не может. Ясно, что можно без ущерба уменьшить тол¬ 13 зак № 91188 193
щину этого вала. При этом снизятся расход материала и трудоемкость обработки. При анализе выяснилось, что глвная функция шнека — подача мяса в зону резания — выполняется плохо, так как шнек не доходит до решетки на толщину ножа. Достаточно было понять это, чтобы решение стало" очевидным: нужно увеличить длину шнека, снабдив его выступом, доходящим до режущей кромки ножа. Как показал опыт, это увеличивает производительность мясорубки и исключает наматывание жил на вал шнека. Для внедрения этого предложения возникла необходи¬ мость решить дополнительно ряд исследовательских и кон¬ структорских задач: подобрать оптимальный размер и гео¬ метрию выступа, согласовать конструкции шнека и ножа. Задачи II типа. Одна из таких задач возникла при срав¬ нительном поэлементном анализе чугунной и алюминиевой мясорубок. Все размеры кронштейнов, струбцин, корпусов оказались примерно одинаковыми, несмотря на значитель¬ ное различие в прочности чугуна и алюминия. Это говорит о том, что в чугунной мясорубке заложены излишние запасы прочности (что вполне естественно, так как первые такие мясорубки были изготовлены в прошлом веке без всяких расчетов на прочность, в дальнейшем форма традиционно повторялась). Но и алюминиевая мясорубка тоже, по- видимому, изготовлена без расчетов и повторяет форму чугунной. Поэлементный анализ позволил выявить также неоправ¬ данную симметричность выполнения опорных поверхностей Рис. 18. Корпус мясорубки из сборных элементов: 1 — бункер; 2 — гайка; 3 — струбцина Рис. 19. Резание мяса: 1 — нож; 2 — мясо; 3 — решетка 194
мясорубки. Ведь вращающий момент действует всегда только в одну сторону. Выполнение опоры асимметричной позволит сэкономить пластмассу и алюминий и уменьшить массу и габариты мясорубки. Кроме того, традиционная форма корпуса нетехноло- гична, требует сложного литейного оборудования. Разделе¬ ние корпуса на три элемента (рис. 18). позволяет значитель¬ но упростить его изготовление. Задачи III типа. Целый ряд задач, выявленных в ре¬ зультате анализа, был решен с использованием АРИЗ и других элементов ТРИЗ, например задача уменьшения выжимания сока из обрабатываемого мяса. Приведем краткую запись решения по шагам АРИЗ-85В. 1.1. Мини-задача. Техническая система для измельчения мяса включает ножевое лезвие, отверстия в решетке и мясо. ТП-1 : толстое лезвие прочно, хорошо отрезает кусочки мяса, попавшие в отверстия, но давит на мясо, выжимая из него сок (рис. 19). ТП-2: тонкое лезвие не выжимает сок, но сложно в изготовлении и легко ломается, при этом кусочки могут попасть в мясо, что недопустимо. 1.6. Модель задачи. Дано изделие—мясо и сдвоенный инструмент: толстое лезвие и решетка. Очень толстое лезвие хорошо передает усилие, но давит на мясо, выжимая из него сок. Необходимо ввести икс-элемент, который, сохранив хорошее усилие, устранит давление на мясо. З.З.ФП на макроуровне. Лезвие должно двигаться перпендикулярно к режущей кромке отверстия, чтобы резать, Рис. 20. Трансформация формы ножа мясорубки Рис. 21. Пилообразная форма ножа мясорубки (после ФСА) 13* 195
и не должно двигаться перпендикулярно, чтобы не выжи¬ мать сок. После этой формулировки решение стало очевидным: нужно заменить лезвие-меч изогнутым лезвием-саблей, ко¬ торое не только рубит, но и режет, двигаясь одновременно в двух направлениях (рис. 20). После информационного поиска выяснилось, что такой нож уже пытались применять, но безуспешно. Оказалось, что изогнутый нож-сабля либо отжимает мясо к периферии решетки, либо, при рбратном наклоне, прижимает его к центру, в связи с чем решение не было внедрено. Поэто¬ му при проведении ФСА было сформулировано новое проти¬ воречие: нож должен быть саблеобразным, чтобы лучше резать, и не должен быть саблеобразным, чтобы не отжимать мясо. Примирить противоположные требования удалось путем системного перехода — объединили две сабли с пря¬ мым и обратным наклоном в единую систему — нож с зуб¬ цами., (рис. 21). Проведенный эксперимент показал, что нож-пила повышает производительность труда, снижает усилия, необходимые для вращения рукоятки, уменьшает выжимание сока из мяса. Большую помощь при решении задач оказали законы развития технических систем. Так, например, большинство мясорубок крепятся к столу с помощью винта струбцины. В старых, мясорубках винт оканчивался барашком. Этот барашек должен иметь большой размер, чтобы его было удобно закручивать, и должен был быть небольшим, чтобы не упираться в доску столешницы. В анализируемой мясо¬ рубке это противоречие бло разрешено использованием шарнирной рукоятки. Однако это удорожало конструкцию. Для совершенствования изделия было использовано понятие идеальности. Идеальной рукоятка может считаться тогда, когда ее физически нет, а ее функции выполняются. Нужно что-то вроде гаечного ключа, которым можно было бы заворачивать винт, причем в качестве такого ключа же¬ лательно использовать какую-нибудь деталь, которая уже есть в мясорубке (функциональный ресурс). Для выполне¬ ния этой роли годится ручка. Если сделать конец винта аналогичным концу шнека, то можно будет ручкой крепить мясорубку (риС. 22). По аналогии было предложено использовать ту.же самую ручку для завинчивания гайки, крепящей решетку. В этом случае можно выполнить гайку простой формы, без ребер и выступов, и будет ликвидирована одна из основных пре¬ тензий, предъявляемых < потребителями,— трудность креп¬ ления/ гайки. 196
Закон повышения динамичности конструкции подсказал возможность изготовления рукоятки мясорубки изменяемой длины — это удобно в том случае, если попалось жесткое мясо и необходимо приложить большое усилие. Вепольный анализ подсказал возможность введения теп¬ лового поля для дробления замороженного мяса. В домаш¬ них условиях это, наверное, неприемлемо, а в промышлен¬ ности может быть использовано. На некоторые вопросы найти ответ не удалось. Есть еще широкое поле для дальнейшей работы. Известно, например, как много полезных эффектов связано с электрической и магнитной обработкой воды. В мясе ее немало. Что будет, если решетку намагнитить? Или подвести к ней и к изоли¬ рованному от нее шнеку электрический ток? Рис. 22. Варианты выполнения винта струбцины мясорубки: а— с барашком, б — с шарнирной рукояткой, в — со скользящей рукояткой; г — с шестигран¬ ной головкой и ручкой-ключом (предложенной при ФСА)
В общем, при проведении анализа было найдено более 30 решений, направленных на улучшение практически всех узлов мясорубки. Некоторые из этих предложений можно использовать для совершенствования конструкции выпуска¬ ющейся ручной мясорубки, некоторые могут быть применены при проектировании принципиально новой модели. Ряд решений позволяет улучшить и электрические бытовые, и промышленные мясорубки. Часть решений направлена на улучшение производства, на решение сложных технологи¬ ческих вопросов. Одновременно с анализом проводилось оформление по¬ лученных результатов по принятой для ФСА форме. Пример оформления предложения ФСА 1. Предложение — № 23. 2. Объект — мясорубка бытовая, 3. Детали — решетка, гайка. 4. Существующее положение — отверстия в решетке диаметром от 4 до 7 мм в количестве от 18 до 44 штук на одну решетку сверлятся в пластинах из стали У8 вручную. 5. Недостатки: большая трудоемкость ручной работы; большой расход сверл; после сверления необходимо удалять заусенцы; большой расход дефицитной инструментальной стали. 6. Предложение временной рабочей группы — выполнять решетки из стали толщиной до 3 мм и получать отверстия штамповкой. Для обеспечения необходимой жесткости выполнить на гайке ребро, упирающееся в централь¬ ную часть решетки (рис. 23). 7. Мероприятия по внедрению: изготовить опытный образец тонкой решетки и гайки с ребром, провести испытания; разработать и изготовить необходимую технологическую оснастку — штамп для штамповки отверстий в решетке, пресс-форму для литья гайки с ребром; выпустить извещение на изменение конструкции. 8. Технико-экономические преимущества: уменьшение трудоемкости производства, замена ручного труда штам¬ повкой; экономия инструментальной стали; упрощение прочистки отверстий в тонкой решетке. 9. Недостатки предложения: увеличение расхода материала на гайку, усложнение ее конструкции, необходимость изменения оснастки. Ребро может мешать выходу мяса их мя¬ сорубки. Недостатки можно убрать, если ребро сделать обтекаемой формы. За¬ траты на излишек металла и переделку оснастки допустимы, так как окупят¬ ся за счет выигрыша. 10. Подписи членов ВРГ. 11. Заключение экспертной комиссии. 12. Подписи членов экспертной комиссии. 198
Рис. 23. Мясорубка с тонкой штампованной решеткой: 1 — корпус; 2 — гайка; 3 — решетка; 4 — нож; 5 — шнек; 6 — ребро Пример проведения ФСА по повышению надежности На предприятии, выпускающем погружные электрона¬ сосы для подъема воды из скважин, после проведения ФСА по улучшению конструкции и технологии насосов был про¬ веден цикл работ, направленных на повышение надежности и срока службы насоса. Проводилась работа силами ВРГ, члены которой — наиболее авторитетные специалисты пред¬ приятия, большинство из них прошли обучение ТРИЗ, имели опыт работы в ВРГ. Как повысить надежность насоса? Для ответа на этот вопрос нужно знать его слабые места, причины отказов. Некоторые из них были известны, какая-то работа в этом направлении велась, но нужны были новые подходы. Было решено использовать прием обращения задачи в сочетании с «диверсионным» подходом. Ведущий объявил: «Допустим, наш насос совершенно безукоризнен, полностью удовлетворяет всем требованиям. Что можно сделать, чтобы его испортить, используя все¬ возможные ресурсы? Что можно сделать на стадии проек¬ тирования, изготовления, транспортировки и монтажа, эксплуатации?» Диверсионный подход в ВРГ использовался впервые, поэтому такая постановка задачи вызвала сначала некото¬ рое недоумение специалистов, но работа по «придумыва¬ 199
нию неприятностей» всех заинтересовала. Опыт показал, что использование этого метода всегда вызывает у участии-' ков работы большой энтузиазм, приступы веселья и обострен¬ ную изобретательность. Ряд вариантов был предложен сразу, начался анализ имеющихся в распоряжении ресурсов, способных вывести насос из строя. Следующее заседание ВРГ было проведено на располо¬ женном за городом заводе по ремонту сельскохозяйственной техники, где ремонтировались и вышедшие из строя насосы. Администрация очень обрадовалась приезду специалистов, высказала много пожеланий и проблем относительно ре¬ монта насосов, предложила показать лучшее, что есть на заводе. Но главный объект, куда направилась ВРГ — свал¬ ка металлолома. В углу площадки обнаружили массу испор¬ ченных, насквозь промытых обойм насосов. Промыв — одна из основных причин выхода из строя насоса. Последний представляет собой несколько расположенных друг за другом одинаковых ступеней (одна из них приведена на рис. 24). Вода входит в рабочее колесо, в котором, закручивается и выбрасывается наружу, проходит через неподвижные направляющие лопатки, бьет с силой в стенку стальной обоймы и идет в следующую ступень. Скорость воды — не¬ сколько метров в секунду, нередко она несет с собой песок; неудивительно, что в конце концов в стенках обоймы появля¬ ются дырки, насос нужно вынимать из скважины и ремон¬ тировать. Обычное, давно известное дело. Но здесь сразу выявились неожиданности. Вот обойма со сквозным отвер¬ стием конусной формы, которое раскрыто кнаружи. Разве может так промыть текущая внутри вода (рис. 25)? «Дефект металла»,— после некоторых раздумий говорит один из членов ВРГ и с облегчением отбрасывает странную обойму. Но, оказывается, таких обойм много. Нашли целый насос, выброшенный на свалку из-за полной невосстанови- мости. На каждой его ступени были обнаружены необычные отверстия, причем расположенные по одной образующей, как будто насос прошили пулеметной очередью. Когда все окончательно убедились, что обойм с конус¬ ными отверстиями много, объяснение типа «дефект металла» было признано неубедительным. Тогда, посовещавшись, специалисты вынесли единодушный приговор: «кавитация». Такое объяснение грозило завести работу в тупик. В любой специальности есть свои маленькие «привидения» — вещи, в которых никто толком не разбирается и на которые можно свалить любое непонятное явление, типа блуждающих токов в электротехнике, наводок в радиотехнике и т. п. Для спе¬ циалистов по .насосам кавитация — также сложнейший 200
процесс, мало изученный. Теперь можно не ломать голову, объяснение найдено. Но что делать дальше? Ведущий снова стал копаться в металлоломе. И нашел обойму, а потом еще несколько, в которых конусные углуб¬ ления не доходили до потока воды, то есть не были сквоз¬ ными. Теперь стало ясно, что поток воды и, следовательно, кавитация, здесь ни при чем. Группа озадаченно молчала. А ведущий радовался: снят слой психологической инерции, привычных объяснений, теперь можно нормально работать. Он переформировал задачу: «Допустим, нам нужно полу¬ чить отверстия такой формы. Как это можно сделать? Но, конечно, мы не можем воспользоваться металлорежущими станками, другим сложным оборудованием — все должно быть из ресурсов!» Итак, перед группой была поставлена обращенная зада¬ ча. Для ее решения нужно воспользоваться инструментами ТРИЗ. Группа выяснила исходную вепольную модель: В1 — металл обоймы. Подстандарту 1.1.1 нужно достроить веполь, Рис. 24. Ступень скважинного центробежного насоса: /— вода; 2— направление движения воды; 3— рабочее колесо, 4— направляющий аппарат (отвод); 5— обойма; 6— вал; 7— шпонка; 8— обсадная труба скважины Рис. 25. Отверстие в стенке обоймы насоса 201
введя недостающие вещество В2 и поле П. После анализа возможных полей остановились на электрическом поле — в сочетании с водой оно цожет обеспечить электролити¬ ческое растворение металла, если на него подать положи¬ тельный заряд. Но откуда в скважине электрическое поле? Группа уверенно заявила, что среди ресурсов его нет. Да и конусную форму отверстия электрорастворенгйем объяснить невозможно. Забраковать идею? Вернуться назад? Нельзя! Ведущий сформулировал новую задачу: как «сделать» электрическое поле из имеющихся ресурсов? Токи рассея¬ ния электродвигателя отбросили: они создают переменное поле, а нужно постоянное, да и в зону насоса они не могут попасть. А вот получить электризацию трением оказалось возможным. В насосе только сама обойма стальная, а рабо¬ чие колеса и направляющий аппарат изготовлены из пласт¬ массы. Вода может заряжаться при трении о пластмассу, затем, попадая на обойму, отдавать ей накопленный заряд. Разрядившись, она входит в следующую ступень, и все повто¬ ряется сначала! Получается, что у нас не насос, а нечто вроде генератора Ван-де-Граафа — устройства, вырабаты¬ вающего высокое напряжение за счет электризации трением. Еще один вопрос: как получить конусные отверстия? И почему в некоторых насосах отверстия располагались по одной образующей? Обычно форма отверстий задается формой электрода. Как получить конусный электрод? Тем же способом — электролитичесим переносом. При раство¬ рении металл *с анода переходит на катод—начинает расти выступ. В этом месте напряженность поля возрастает (она всегда выше на острых краях, углах), и в дальнейшем процесс сосредоточивается именно здесь (в качестве като¬ да — стальная обсадная труба, формирующая скважину, в которую опущен насос): при протекании электрического тока на обсадной трубе растет конус-электрод, а в обойме насоса — соответствующее ему конусное отверстие. Нашлось объяснение и для «пулеметной очереди»: для того чтобы отверстия возникали с одной стороны, нужно в этом месте создать поле большей напряженности, чем в других местах. Для этого достаточно расположить насос в скважине со сдвигом от ее центральной оси. Процесс начнет¬ ся там, где расстояние между насосом и обсадной трубой будет минимальным. Ответы были получены на все вопросы. Но почему такой серьезный эффект не заметили давным-давно? Оказалось, пластмассовые детали ввели вместо металлических сравни¬ тельно недавно — лет 15—20 назад. Дополнительные иссле¬ дования в связи с заменой не производились. Ведь чтобы их 202
провести, нужно понять необходимость этого, то есть по¬ строить теорию, предсказывающую эти неприятные явле¬ ния. Итак, при ФСА была поставлена и решена совершенно новая задача, неизвестная ранее специалистам. Устранить вредную электризацию в .насосе можнр по-разному, напри¬ мер, заземлить корпус, соединив его гибкими проводниками (лепестками), закрепленными на обойме, с обсадной трубой скважины. В конечном итоге конструкторы разработали обойму, в которой наружная поверхность и направляющий аппарат выполнены из пластмассы как одно целое. На последующих заседаниях ВРГ, используя «диверси¬ онный» подход и последовательно рассматривая различные явления, сопровождающие работу насоса как источники ресурсов для его повреждения, выявила серию различных возможных механизмов повреждения и убедилась, что мно¬ гие из них реально действуют. Так, было установлено, что во многих случаях насос качает не чистую, а «газированную» жидкость. Вода в водо¬ носных слоях часто насыщена газами (обычно — просто воздухом) в количестве, соответствующем глубине, с кото¬ рой воду качают (иначе — давлению столба воды в сква¬ жине на этой глубине). При работе насоса давление воды в скважине снижается до соответствующего глубине 1 —10 мет¬ ров. В результате из воды происходит бурное выделение газов, что, в свою очередь, может привести ко многим неже¬ лательным эффектам в работе насоса, в частности к сниже¬ нию коэффициента полезного действия (а эта возможность не учитывалась). С этим выводом специалисты так и не захотели согласиться (иначе пришлось бы признать, что выпускаемые насосы не соответствуют паспортным данным). Обычно считали, что электродвигатель насоса работает в чистой воде (она служит для охлаждения и ее заливают перед опусканием насоса в скважину). Однако анализ показал, что, благодаря осмотическому давлению раство¬ ренных в воде скважины солей и газов и наличию зазоров в уплотнениях, состав воды внутри электродвигателя в процессе его опускания полностью выравнивается с составом окружающей воды. А это означает, что при пуске насоса, когда давление в скважине быстро падает, газы выделяются внутрь двигателя. Если им удастся порвать или сдвинуть уплотнение, двигатель останется в воде после выхода газов. Если же уплотнение окажется достаточно прочным, верхние лобовые части двигателя будут работать не в водяной, а в газовой среде. Но рассчитаны они на водяное охлаждение, значит, обязательно сгорят. 203
Были найдены и другие варианты повреждений насосов: алюминиевые лобовые части ротора и медно-графитовые опорные подпятники могут составить электрохимическую пару, в которой разрушается алюминий; клапан насоса при закрывании может создавать гидравлический удар, передаю¬ щийся по валу на опорный подпятник; система трансформа¬ тор—электропроводящий кабель—электродвигатель пред¬ ставляет собой колебательный контур (трансформатор и двигатель играют роль индуктивных сопротивлений, а ка¬ бель — распределенная емкость), в котором могут возникать резонансы напряжений, приводящие к пробоям изоляции. Возможности повреждений были выявлены в процессе изготовления, транспортировки, монтажа, эксплуатации. С ними можно теперь целенаправленно бороться, принимать меры к их недопущению заранее, что позволило бы повысить качество насосов, их надежность и долговечность. Решение отдельных производственных задач Задача 29. Цельнокатаные трубы получают на, трубо¬ прокатном заводе следующим образом. Сначала разогретый до высокой температуры слиток цилиндрической формы прошивают на прессе. В полученное отверстие в центре слит¬ ка вставляют дорн — длинный (по размеру будущей трубы) стальной стержень, и подают на прокатный стан, где раска¬ ленную болванку раскатывают и обжимают вокруг дорна. Если все режимы выдерживаются (болванка достаточно раскалена, дорн достаточно холодный, вязкость стали соот¬ ветствует норме), дорн после окончания прокатки извлека¬ ется из готовой трубы с помощью мощного выдергивателя. Но если что-то не так (небольшая задержка, например, приводит к остыванию болванки сильнее допустимого), дорн извлечь не удается. На заводе говорят: «закатали дорн». Конечно, работа из-за этого не останавливается (на пред¬ приятии имеется запас дорнов), но изготавливаются дорны из нержавеющей стали высокого качества, стоят немало, поэтому нужно закатанные дорны извлекать. Обычно это делает опытный газорезчик, осторожно разрезая трубу. Но, к сожалению, дорн при этом очень часто повреждается газовым пламенем. Такой дорн можно еще использовать, например, переточив его на меньший диаметр, но это не выход из положения. Заводы ежегодно из-за закатывания дорнов несут миллионные убытки. Как быть? Исходная вепольная модель: В1—дорн, В2 — оболочка, П — вредное поле (механическое). Имеем вредный веполь. Обратимся к стандартам группы 1.2. Поскольку ввести 204
между дорном и оболочкой вещество нельзя, стандарты 1.2.1, 1.2.2 исключаются. По стандарту 1.2.4 можно попро¬ бовать ввести противополе. Начнем с механического (по МаТХЭМ). Центробежные силы? Раскрутить дорн вместе с оболочкой д высокой Скорости... Но масса дорна с трубой около 10 тонн... Давление? Достаточно высокое давление может разжать изнутри стенки трубы, надавить на торец дорна. Но опять потребуется дорогое оборудование. Хотели уже и от этого варианта отказаться, но заводчане сообщили, что совсем рядом с прокатным станом расположен испы¬ тательный стенд, где готовые трубы испытывают давлением до 300 атмосфер. Раз в месяц, когда цех останавливается на обязательный трехдневный планово-предупредительный ремонт, на этом стенде, используя установку высокого дав¬ ления и упомянутый выше выдергиватель, можно раскатать все закатанные дорны. После предварительных расчетов оказалось, что в неко- тоых случаях даже совместного действия выдергивателя и давления не достаточно для освобождения дорна. Как быть? Нужно сделать более эффективным протявовеполь. По стандарту 2.1.1 нужно перейти к цепному веполю, действую¬ щему тоже против вредного. Например, ввести тепловое поле, снижающее прочность трубы и его источник. Снова газовая резка? Да, но не простой возврат к известному решению. Раньше газорезчик, вскрывая трубу, рисковал повредить дорн. Сейчас достаточно трубу лишь надрезать или даже просто нагреть по образующей — давление растя¬ нет изнутри нагретый металл... Решение заводчанам понравилось. А насколько оно идеально с позиций ТРИЗ? По настоянию заказчика задача решалась в их постановке. Но из условия задачи очевидно, что она исправительная. В таких случаях рекомендуется (см. приложение 10) искать причину исправляемого неже¬ лательного эффекта и устранить ее, а если это невозможно или сложно, то постараться совместить исправительную операцию с основной, например, сделать так, чтобы диаметр дорна сам уменьшался после окончания операции прокатки. Реализовать такое решение в принципе можно, использовав эффект «память формы» [на него выходим по Указателю (см. приложение 6), графа «Изменение размеров»]. Изго¬ товить дорн из сплава с эффектом «память формы» (ЭПФ), подобранного так, чтобы диаметр дорна несколько увеличи¬ вался при сильном нагреве. Тогда при соприкосновении с горячей болванкой он «потолстеет» до заданной величины, а потом, когда все остынет, «похудеет» и сам выскользнет 205
из готовой трубы... Хорошая идея, вот только сплавы ЭПФ пока большая редкость. Задача 30. На металлургическом заводе вырабатывают гранулированный никель. Он падает каплями в воду, превра¬ щаясь в гранулы. Но некоторые из капель в момент резкого охлаждения и соприкосновения с водой трескаются, даже рассыпаются в пыль из-за температурных напряжений. Этой неприятности можно избежать, увеличив время *пролета капли либо вводя дополнительное подстуживание во время полета, но это приведет к большим дополнительным затра¬ там. Как быть? Исходная вепольная модель: В1—капля никеля, В2— вода, П — вредное тепловое поле. Для разрушения вредного веполя можно воспользоваться стандартом 1.2.1 или 1.2.2: между каплей и водой ввести В3, например пену. Пена за¬ полняет объем грануляционной башни и существенно увели¬ чивает отъем тепла у летящих капель, одновременно подтор¬ маживая их, уменьшая удар о воду. Задача 31. На том же металлургическом заводе медь сначала выплавляют из руды, а затем очищают от примесей электролизом. Листы неочищенной меди подвешивают в электролизной ванне в качестве анода, а в качестве катода используют затравку из меди высокой чистоты. При про¬ хождении тока анод постепенно растворяется, слой чистой меди нарастает на катоде, а примеси выпадают на дно ванны. Поверхность катода получается пористой, в поры проникает некоторое количество электролита. Страшного в этом ничего нет, на химический состав меди это не влияет — потреби¬ тель все равно ее переплавляет. Но медь перед отправкой часто лежит на улице, во влажной атмосфере, при этом электролит выступает из пор и образует на ее поверхности черные и зеленые пятна, ухудшающие товарный вид. Нали¬ чие пятен не допускается по стандарту, кроме того, при поставке меди за границу пятна снижают сортность, что приводит к большим финансовым потерям. Для того чтобы этого избежать, медь тщательно моют, выдерживают сут¬ ками в горячей воде, но результаты неудовлетворительные, пятна, хоть и реже, но все равно появляются. Как повысить эффективность мытья меди? Исходная вепольная модель: В1 — медь, В2 — вода, П — механическое поле. Имеем неэффективный веполь, эф¬ фективность которого можно повысить с помощью стан¬ дартов классов 2—3. В первую очредь просмотрим воз¬ можность введения других полей с помощью аббревиатуры МаТХЭМ. Механическое поле. К моменту постановки задачи уже 206
пробовали мыть медь струями воды под давлением. Полу¬ чалось немного лучше, но все еще далеко от идеала. Идея использовать переменное механическое поле — ультра¬ звук — специалиста^ была известна. При его воздействии в воде возникает кавитация — появление и схлопывание мельчайших пузырьков, которые могут существенно улуч¬ шить отмывание. Внедрение этого метода сдерживалось отсутствием необходимого оборудования. Тепловое поле. Медь мыли горячей водой, практически кипятком, поэтому специалисты утверждали, что улучшить что-либо невозможно. Но при обсуждении этого вопроса один из проходивших обучение слушателей вспомнил учебную задачу-аналог. В нёй было необходимо повысить эффективность гидромонитора, который струей воды под огромным давлением ломает скалы. Повышение эффектив¬ ности обеспечил переход к использованию перегретой воды. В камере гидромонитора вода находится при температуре 200—300°С и не испаряется благодаря высокому давлению. Не успевает она испариться и за тот миг, что струя летит от жерла пушки гидромонитора до скалы. Давление вбивает перегретую воду в мельчайшие щели, где она тут же вскипа¬ ет, разрывая камень. Почему бы не попробовать этот же способ и для мытья меди? Идею специалисты взяли на замет¬ ку. Тут же прикинули, что вместо перегретой жидкости можно использовать жидкость, насыщенную газами под давлением. Химическое поле. Специалисты объяснили, что уже пере¬ пробовали все мыслимые моющие средства. Тогда было предложено использовать прием «наоборот» — вместо того чтобы мыть, закрыть поры, например, перевести соли, пря¬ чущиеся в порах, в нерастворимое состояние. Такой вариант специалистами не рассматривался. Электрическое поле. Было предложено использовать для мытья электрогидравлический удар, создаваемый элек¬ трическим разрядом в жидкости. При этом возникают мощные ударные волны, способные создавать кавитаци¬ онные пузырьки не хуже ультразвука, а устройство электро- гидравлической установки значительно проще. Магнитное поле. В принципе возможно использование вместо электрогидравлического удара магнитно-импульс- ного воздействия, но оборудование потребуется более слож¬ ное. Да и трудно сказать, насколько эффективно оно будет,— на этот раз «вздрагивать» будет не вода, а сам медный лист... Сегодня много пишут об использовании в разных про¬ изводствах омагниченной (подвергнутой магнитной обра- 207
ботке) воды. В некоторых публикациях, например, отмеча¬ ется, что ее применение на хлопчатобумажных фабриках позволяет экономить краску, воду при ее отмывке. Возмож¬ но, что эффективность отмывания такой водой также может повыситься. Из предложенных выше решений особенно интересными показались идеи мыть медь перегретой водой, закупоривать поры, использовать омагниченную воду. Но эти решения, за исключением последнего, требуют некоторого усложнения существующего производства. Конечно, затраты окупятся, ведь убытки от плохо вымытой меди намного больше. Но с позиций ТРИЗ нужно реконструировать изобретательскую ситуацию, проверить, не нужно ли заменить задачу. Первый вопрос: почему возникают прры? Специалисты объяснили, что поры возникают из-за боль¬ шого тока, протекающего в электролизной ванне. Можно ли уменьшить ток? Можно, но тогда упадет производительность. Налицо противоречие: ток должен быть большим, чтобы была высокая производительность, и должен быть малым, чтобы не было пор. Разрешить это противоречие можно во времени: сначала вести процесс на большом токе, а в конце на малом. Тогда поры закроет тонкий поверхностный слой, плотный, без пор. Это решение оказалось самым простым, для его реализации почти ничего не нужно менять. Интересно, что новую задачу избавления от пор оказа¬ лось намного проще решить, чем задачу улучшения мытья меди. Но во всем мире медь моют... За психологическую инерцию нужно платить. Задача 32. В литых корпусах насосов для стиральных машин иногда получаются сквозные раковины. Как их отбраковывать? Задача на обнаружение. Иходная вепольная модель: В1 — корпус. По стандарту 4.2.1 нужно достроить веполь, введя вещество В2 и поле, выносящее информацию о систе¬ ме. Технически проще всего оказалось использовать раз¬ новидность электромагнитного поля (оптическое), то есть установить внутри корпуса мощный источник света при затемнении в помещении. Раковина сразу становится видна. Задача 33. Статор двигателя электронасоса находится внутри корпуса (длинной трубы довольно малого диаметра). Это мешает укладке обмотки, не позволяет использовать механически обмоточные станки. Трудоемкость операции можно было бы снизить, если бы статор наматывался от¬ дельно, а потом вставлялся в корпус-трубу. Однако обеспе¬ чить надежное крепление статора внутри корпуса можно только при помощи горячей посадки или сварки. А это недо¬ 208
пустимо, так как при нагреве будет повреждена обмотка. Как быть? В условии задачи четко видно противоречие. Сформули¬ ровали мини-задачу. Техническая система для изготовления двигателя включает статор и трубу. ТП-1: если труба горя¬ чая, то статор в нее входит, но недопустимо перегревается. ТП-2: если труба холодная, статор не перегревается, но и не входит в трубу. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить введение статора в трубу без перегрева. ИКР-1 : икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, не допускает (устраняет) пере¬ грев статора, не мешая статору входить в трубу. На этом шаге стало ясно, что нужно ввести в оператив¬ ную зону, в частности в полость статора, охлаждающий агент. Оставалось только вспомнить, что обмотки погруж¬ ного насоса не боятся воды. Окончательное решение — закрыть статор снизу пробкой, охватывающей лобовые части, и залить водой. Однако задача еще не решена окс^нчательно. Выяснилось, что при надевании горячей трубы на охлажденный статор труба может остыть и застрять. Необходимо было найти возможность постоянно подогревать трубу во время этой операции. Решение подсказал вепольный анализ. Нужно ввести подогревающее поле, например, поместить трубу в Рис. 26. Крепление статора погружных электродвигателей: « — насадкой, б — сваркой, / — статор, 2 — труба-корпус; 3— вода, 4 — пробка; 5 — подвод электротока; 6 — ванна, 7 — электрозаклепка, 8 — сварочное устройство 14 зак № 91188 209
высокочастотный индуктор или, еще проще, пропускать по трубе электрический ток (рис. 26, а). Но такое решение годилось только для тех двигателей, у которых наружная поверхность статора перед сборкой прота¬ чивается. В двигателях, где проточки нет, невозможно обес¬ печить точные размеры, необходимые для горячей посадки. В этом случае для крепления годится только сварка. По ана¬ логии с найденным ранее решением было предложено прива¬ ривать статор к трубе в ванне, заполненной водой (рис. 26,6). Участвовавший в решении задачи технолог вспомнил, что искомая ванна есть (среди ресурсов надсистемы), в нее при изготовлении опускают корпус для проверки электро¬ изоляции обмоток. Остается только совместить операции — перед проверкой приваривать статор к корпусу. Задача 34. При усовершенствовании автоматического электросварочного агрегата возникла необходимость улуч¬ шить конструкцию тормоза. Обычно сварочная проволока сматывается с большого барабана под действием протяги¬ вающего механизма, находящегося в сварочной головке. Сварка идет быстро, барабан вращается. При прекращении сварки барабан продолжает вращаться по инерции, при этом он мнет и запутывает проволоку. Как быть? Делались попытки разместить рядом с барабаном элек¬ тромагнитный тормоз, срабатывающий при прекращении сварочного тока. Однако это оказалось по ряду причин неудобным. Тогда установили постоянно действующий тормоз, все время мешающий вращению. Это исключило аварии, но заставило увеличить мощность протягивающего механизма, следовательно, пришлось увеличить массу, габа¬ риты и потребление электроэнергии сварочной головкой. На шаге 3.2. АРИЗ был сформулирован усиленный ИКР: Рис. 27. Катушка сварочного агрегата: а — до проведения ФСА; б — после ФСА 210
барабан сам останавливает свое вращение при прекраще¬ нии сварки, сохраняя возможность вращения без помех, пока идет сварка. Физическое противоречие имело вид: поверхность барабана должна прилегать к неподвижным частям для обеспечения торможения и не должна приле¬ гать к ним для обеспечения свободного вращения. Разрешить такое противоречие можно во времени и пространстве одновременно. В разное время барабан должен занимать разное положение, то есть передвигаться. Для этого можно ввести что-то со стороны, но закон стремления к идеальности требует, чтобы использовались вещества и поля, уже имеющиеся в системе. Среди полевых ресурсов есть усилие протяжки сварочной проволоки и гравитационное (фоновое) поле. Решение оказалось очень простым — ось барабана устанавливается с возможностью перемещения на наклонной плоскости таким образом, чтобы собственный вес барабана прижимал его к тормозным частям, а натяну¬ тая проволока отводила от них (рис. 27). Задача 35. На заводе, выпускающем электрические и телефонные кабели, был проведен ФСА по второстепенной с виду, но на самом деле очень важной проблеме — транс¬ портировке катушек с кабелем. По техническим условиям их можно перевозить, только установив на ребро, но при этом катушка может перекатываться по вагону'при движении поезда, что совершенно недопустимо.Поэтому под каждую катушку укладывается полукруглая деревянная подставка, на изготовление которой расходуется немало ценной дре¬ весины и человеческого труда. Как избавиться, совсем от подставок? Было сформулировано физическое противоречие: катушка должна быть круглой, чтобы ее было удобно использовать, 14 Рис. 28. Транспортировка катушек кабеля: а — до проведения ФСА, 6 — после ФСА 211
и не должна быть круглой, чтобы не перекатываться по вагону. Разрешить такое противоречие удалось с использо¬ ванием системного перехода (приложение 3, системный переход 1-в), согласно которому для решения необходимо создать из отдельных элементов систему, причем первая часть противоречия разрешается за счет свойств элементов системы, а вторая — за счет нового системного качества, возникающего при их объединении. Следовательно, в вагоне необходимо объединить катушки, например, попарно (рис.ч28). Сама катушка круглая, а система — не круглая! Решение крайне'простое, но ведь десятилетиями катушки всюду транспортируют только на подставках! Очень часто красивые изобретательские решения оказываются такими простыми, что возникает вопрос — как до этого раньше не додумались?! Задача 36. При проведении ФСА тиристорных преобразо¬ вателей анализировали следующую ситуацию. Для контроля усилия прижима к пружине приваривается стальная стрелоч¬ ка. В процессе эксплуатации тиристора из-за вибрации, соз¬ даваемой переменным магнитным полем, стрелочка иногда отваливается, вызывая замыкания в электрических цепях. Были сделаны попытки изготавливать стрелку из немагнит¬ ной стали, но это усложняет ее крепление — вместо сварки приходится крепить ее механически, что не очень надежно. Предлагали также покрывать стрелку изоляцией, чтобы она не могла вызвать замыкание, но изоляционное покрытие ос¬ ложняло сварку. Как быть? Было сформулировано физическое противоречие: стре¬ лочка должна быть, чтобы обеспечить контроль за усилием прижима, и не должна быть, чтобы не усложнять эксплуата¬ цию. По стандарту 4.1.2. было предложено заменить стрелоч- Рис. 29. Крепление тиристоров: а — до проведения ФСА. б — после ФСА 212 Стрелка Линия
ку ее оптической копией. Технически это осуществляется так: после изгиба пластины заданным усилием на ее торец нано¬ сят краской прямую линию. Теперь при изменении изгиба пла¬ стины отклонение сразу будет видно по искажению линии. При необходимости это поможет его исправить. Получилось идеальное решение (рис. 29): стрелки нет, а ее функции вы¬ полняются! Задача 37. При изготовлении электродвигателей пазы статора заполняют компаундом — веществом, которое после соответствующей термообработки затвердевает, крепит и изо¬ лирует обмотки статора. Но возникла проблема: компаунд плохо проходил в пазы. Сделать его более жидким было нель¬ зя — он потом плохо затвердевал. Как быть? Физическое противоречие: компаунд должен быть теку¬ чим, чтобы хорошо заполнять пазы, и не должен быть теку¬ чим, чтобы хорошо потом затвердевать. Поскольку нельзя использовать чересчур жидкий компаунд, нужно найти спо¬ соб управления его текучестью. Исходная вепольная модель: Е$1 — компаунд, В2 — стенки паза, П — смачивание, капил¬ лярный эффект. Поскольку поле недостаточное, нужно повы¬ сить эффективность веполя. По стандарту 2.1.2. вводим вто¬ рое поле. Какое? Дальше воспользовались аббревиатурой МаТХЭМ. Механическое поле. Добавить давление, помогающее ком¬ паунду проникать в пазы? В принципе можно, но потребуется довольно сложная установка. И потом основная цель — уп¬ равление текучестью. С этой проблемой прекрасно справляет¬ ся ультразвук: известен ультразвуковой капиллярный эф¬ фект — увеличение в несколько раз способности жидкости проникать в капилляры при воздействии ультразвука. Тех¬ ническая реализация решения достаточно проста — к суще¬ ствующей пропиточной установке добавляется ультразвуко¬ вой излучатель. Задача 38. При анализе автоматического выключателя было выявлено, что в момент включения подвижный кон¬ такт-ролик ударяет с большой силой по неподвижному, из-за чего через некоторое время цилиндрическая Поверхность ро¬ лика скругляется, ролик становится бочкообразным, а на не¬ подвижном контакте выбивается неровная полукруглая ка¬ навка — желоб. При скруглении ролика отслаивается его наружный серебряный контактный слой, на меди появляется выступающий заусенец, ролик становится непригодным для работы. Как быть? В соответствии с законом согласования-рассогласования форм было предложено сделать ролик заранее округленным, а на неподвижном контакте заранее выполнить жёлоб, что 213
позволило увеличить ресурс работы почти вдвое и снизить расходы на изготовление запасных роликов (рис. 30). У читателя может вызвать недоумение тот факт, что в гла¬ ве о практическом проведении ФСА рассказывается о приме¬ нении преимущественно инструментов ТРИЗ и почти не упо¬ минаются другие методы, обычно рекомендуемые для поиска на творческом этапе (за исключением мозгового штурма, упо¬ требляемого в качестве метода организации коллективной ра¬ боты). Это объясняется отсутствием у авторов данной книги и в других публикациях убедительных примеров их эффек¬ тивности. Исключением из этого списка является, как уже было сказано, метод фокальных объектов, функциональный и поэлементный анализ. Пример. При проведении занятий по ФСА была начата работа по совер¬ шенствованию выпускаемого предприятием товара народного потребле- Рис. 30. Контактная группа автоматического выключателя: а — до проведения ФСА, б — после пррведения ФСА; 1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт-ролик, 3— медный ролик; 4— серебряный контактный слой; 5— втулка; 6— ось, 7— заусенец, 8 — желоб на неподвижном контакте, возникающий при износе; 9 —/специально выпол¬ ненный желоб, 10 — скругленный ролик 214
ния — закаточной машинки для консервирования (методом фокальных объектов). Из популярного журнала были выбраны случайные объекты — корабль, золото, велосипед, затем выписаны их признаки^ корабль — морской, большой, парусный...; золото — пластичное, нержавеющее, самородное, дорогое..., велосипед — двухколесный, гоночный, с мотором, складной, тандем ... Далеко не все признаки, прилагаемые к закаточной машине, дали ин¬ тересные сочетания, »о словосочетание «велосипед с мотором» подсказало возможность закаточной машинки с приводом от электромотора, а эта сама по себе малополезная идея подсказала конструкцию с передаточным меха¬ низмом. Ранее приходилось вращать всю машинку вокруг банки, теперь вра¬ щают лишь небольшую рукоятку, торчащую сбоку, придерживая банку, а машинка сама обкатывается вокруг, закатывая крышку. «Тандем» подска¬ зал конструкцию, позволяющую одновременно закручивать несколько ба¬ нок. Но самое лучшее7решение связано со словом «самородное». По ассоциа¬ ции возникла идея самозакрывающейся банки. «Самозакрывающая банку машинка» — это кольцо, сделанное из металла с «памятью» формы, которое надевается на крышку стерилизуемой банки. После охлаждения его диаметр уменьшается, и оно плотно обжимает крышку. Функциональный и поэлементный анализ использовались авторами как в классическом виде, так и в рамках функцио¬ нально-идеального свертывания (в последнем случае работа идет намного эффективнее). Пример. При проведении ФСА стиральной машины была поставлена задача усовершенствовать узел слива воды из бака (рис. 31, а). Он состоял из 8 деталей: решетки, предотвращающей попадание белья в слив, шланга, крепящегося к патрубку, вваренному в бак контактной сваркой, с помощью хомута со шплинтом. Решетка крепилась к баку с помощью двух опор, при¬ варенных к дну бака, и латунных винтов. Нередко в месте приварки патруб¬ ка появлялись течи, давление воды срывало шланг с патрубка при слабой за¬ тяжке хомута, а при сильной — хомут повреждал шланг. Рис. 31. Узел слива воды из бака стиральной машины: а — до проведения ФСА, б — после ФСА, / — решетка; 2—шланг; 3—патрубок; 4— стенка бака машины; 5 — хомут; 6 — шплинт; 7 — винт, 9 — грибок 215
Сформулировали основные функции узла: защита от проникновения белья в слив; крепление шланга. Поставил задачу: постараться свернуть весь узел, выполнив его в виде одной детали. Решение (рис. 31, б): пластмассовый или алюминиевый литой грибок защищает слив и крепит шланг. Такого рода соединения применяются в других отраслях техники и обладают высокой на¬ дежностью. Задача 39. Криогенные жидкости (жидкий азот или ге¬ лий) при перевозке в сосудах Дьюара плещутся, в результате чего увеличивается их испарение. Устранить плескание мож¬ но, положив на поверхность жидкости поплавок (так в де¬ ревне при переноске ведер с водой на коромысле кладут в ве¬ дра фанерные круги). Но у сосуда очень узкая горловина. Тогда решили набросать в сосуд легких пенопластовых шари¬ ков. Однако они только ухудшили дело, так как при толчках и вибрациях шарики окунались в жидкость и всплывали смо¬ ченными, увеличивая поверхность испарения. Как быть? Ясно, что шарики должны держаться как одно целое. Как этого добиться? Исходная вепольная модель: В! — один ша¬ рик, В2 — другой. Необходимо поле для их соединения. Стан¬ дарты 1.1.2. и 2.4Л подсказали переход к фепольно'й системе: в каждый шарик ввести немного ферромагнитного порошка и намагнитить. Теперь благодаря магнитному полю шарики держатся на поверхности сплошной массой. При этом возник новый системный эффект — сверхэффект. Суммарное магнит¬ ное поле шариков оказалось довольно сильным и позволило легко измерять уровень криогенной .жидкости, что всегда было очень сложно, так как горловина сосуда во вр<емя рабо¬ ты закрыта переливным устройством, а измерять количество жидкости через толстую многослойную экранно-вакуумную изоляцию чрезвычайно трудно. Можно привести еще множество примеров, но и вышепри¬ веденных вполне достаточно, чтобы убедительно доказать высокую эффективность инструментов ТРИЗ и некоторых других поисковых методов как при проведении ФСА, так и при решении отдельных производственных задач. Внедрение ФСА на предприятии Сегодня в стране накоплен немалый опыт внедрения ФСА, к сожалению, не, всегда положительный. Но даже там, где оно идет успешно (например, в Ленинградском производственном электромашиностроительном объединении «Электросила»), ФСА далеко не реализовал всех своих потенциальных воз¬ можностей. В данной книге речь идет в основном о применении ФСА для решения технических проблем, й то время как ФСА (ком¬ 216
плексная система поиска резервов развития) в сочетании с мощным аппаратом ТРИЗ может использоваться для реше¬ ния любых задач и проблем. Поэтому можно представить себе некую программу-максимум, предусматривающую широкое овладение методологией ФСА всеми сотрудниками предприя¬ тия и постоянное ее использование во всех видах деятельно¬ сти. Для этого на предприятии нужно не просто организовать службу ФСА, а создать объединенный центр, включающий специалистов по ФСА, прогнозистов, промышленных психо¬ логов и социологов, используемый в качестве «мозга», готовя¬ щий предложения по развитию предприятия, решения наибо¬ лее сложных проблем разного характера для руководства. Центр обеспечит периодическое обучение сотрудников разных подразделений, построенное на решении не только учебных, но и в значительной степени практических задач, важных для данного подразделения. Такое постоянное обучение (по типу японских «кружков качества») обеспечит общий высокий уровень работы подразделений, выпускаемой продукции. (Часто полагают, что кружки качества создаются для реше¬ ния производственных проблем. Японцы же главной целью этих обязательно добровольных кружков считают обучение методам хорошей работы, а получаемые при этом решения — полезным,, но не главным результатом [31].) Начать реализацию такого рода программы-максимум не¬ обходимо с программы-минимум — создания и включения в нормальную деятельность предприятия подразделения ФСА. При этом особое значение имеет место службы ФСА в системе этой деятельности. Известны различные организации службы ФСА, напри¬ мер, при отделе главного технолога или главного конструкто¬ ра по тому или иному виду выпускаемой продукции. Такой вариант службы ФСА пригоден для сравнительно небольших предприятий с крупносерийным или массовым характером производства и небольшой номенклатурой выпускаемой про¬ дукции. Но даже и в этом случае, как показал опыт, возника¬ ет опасная тенденция сведения ФСА к чисто техническому его приложению, и игнорированию экономических вопросов, к ис¬ пользованию ФСА в основном для решения только конкрет¬ ных проблем данной службы, что в конечном итоге снижает полезный эффект ФСА. Другой вариант — размещение службы ФСА в подчине¬ нии главного экономиста, в отделах технико-экономических исследований. При этом тесная связь с экономическими и пла¬ нирующим^ службами оказывается полезной, создается воз¬ можность постоянного контроля работы йо .внедрению. Опыт показал, что существуют свои плюсы и минусы у 217
каждого из приведенных выше вариантов, и в принципе не очень существенно, в каком именно подразделении создана и кому подчинена административно служба ФСА. Важно только, чтобы функционально она подчинялась руководителю самого высокого уровня — директору или главному инжене¬ ру. ФСА — работа комплексная, объединяющая, как было сказано, экономический, организационный и технический под¬ ходы, а потому находится на пересечении интересов различ¬ ных подразделений предприятия. Служба ФСА испытывает сильное давление с их стороны, вплоть до попыток ее «заду¬ шить», ограничить доступ к необходимой информации, «отте¬ реть» при внедрении предложений, скрыть или занизить ци¬ фры полученного экономического эффекта. Поэтому эффек¬ тивное функционирование службы ФСА невозможнее без постоянной и целенаправленной поддержки высшего руковод¬ ства предприятия. Для нормальной работы службы необходимо понимание сути дела и поддержка со стороны научно-технической обще¬ ственности предприятия. Поэтому лицо, ответственное за соз¬ дание службы ФСА, наряду с организационной работой должно вести широкую пропаганду возможностей метода, знакомить с ними руководителей подразделений предприя¬ тия, рядовых работников. Для этого можно использовать вы¬ ступления на деловых совещаниях, лекциях по линии ВОИР, НИО, общества «Знание», занятия групп повышения квали¬ фикации, технической и экономической учебы. Особенно по¬ лезно совмещать такую лекционно-ознакомительную работу с отбором творческих специалистов в организуемое подраз¬ деление ФСА, кандидатов на обучение и работу во временных рабочих группах. Обучение специалистов предприятия методологии ФСА и ТРИЗ является главным условием успешного внедрения си¬ стемы ФСА на предприятии, поэтому целесообразно его про¬ водить параллельно с созданием службы ФСА. На предприятиях со сравнительно малой номенклатурой выпуска возможно проведение ФСА постоянными профессио¬ нальными группами, занимающимися совершенствованием одного объекта. Но и на таких предприятиях, как показал опыт, с созданием постоянных групп появляется дублирова¬ ние функций соответствующих конструкторских бюро, возни¬ кают конкуренция и конфликты между КБ и группой ФСА. На предприятиях с большой номенклатурой удобнее иметь постоянную службу, осуществляющую подготовку к проведе¬ нию ФСА по конкретным объектам, контроль за внедрением результатов ФСА, решение сравнительно небольших вопро¬ сов и проблем по ходу текущей работы предприятия. Анализ 218
же конкретных объектов лучше проводить силами временных рабочих групп, формируемых заново для каждого объекта под руководством ведущего работника службы ФСА. В ана¬ лизе, как правило, должен участвовать еще один работник службы ФСА — экономист. Временные рабочие группы целесообразно использова- вать для решения крупных проблем, имеющих значение в масштабе всего предприятия. Наряду с этим на предприятии может быть постепенно создана система неосвобожденных инженеров-организаторов ФСА в подразделениях для реше¬ ния методами ФСА большого количества проблем, носящих локальный (для подразделения) характер, а также каких-то конкретных технических задач той или иной службы. Эти высококвалифицированные творческие специалисты, прошед¬ шие курс обучения методам ФСА, могут составить временную рабочую группу из работников своего подразделения (с при¬ влечением при необходимости работников других служб) и провести решение той или иной задачи. Полностью развернутая служба ФСА должна выполнять следующие функции на предприятии: проводить плановые работы — циклы ФСА по объектам, имеющим важное для предприятия значение; участвовать в межотраслевой работе по ФСА совместно с заказчиками, смежниками, поставщиками и т. п.; проводить экспресс-ФСА по «горящим» вопросам (по ука¬ занию руководства); руководить работой по ФСА в подразделениях предприя¬ тия; проводить обучение методологии ФСА и ТРИЗ на разных уровнях; разрабатывать методические и учебные материалы по ФСА и ТРИЗ; проводить прогноз развития выпускаемой продукции и предприятия в целом (при отсутствии специальной службы прогнозирования). Приведем примерный состав специалистов службы ФСА предприятия среднего размера. Руководитель службы (инженер-организатор ФСА) при¬ нимает участие в выполнении практически всех видов работ, от выбора объекта анализа до определения экономического эффекта от внедрения предложений. Особенно важна его роль при выборе объекта, подборе ВРГ, экспертизе решений, организации учебы, разработке методических рекомендаций и прогнозировании развития техники. Специалист по методам поиска новых технических реше¬ ний отвечает за творческий этап ФСА, находит и решает вме¬ сте с ВРГ задачи, участвует в экспертизе и внедрении предло- 219
жений. Проводит обучение ФСА и ТРИЗ, помогает в разра¬ ботке методических рекомендаций, прогнозировании, выборе объектов анализа, сборе информации и формировании ВРГ. Таких специалистов в группе ФСА желательно иметь не¬ сколько. Специалист по внедрению следит за ходом внедрения предложений, при необходимости совместно со специалиста¬ ми по поиску проводит микро-ФСА — доработку предложе¬ ний, помогает в поисковой работе. Специалист по заимствованию и переносу опыта знако¬ мится с готовыми техническими решениями на'других пред¬ приятиях и способствует распространению своих предложе¬ ний как можно шире с целью увеличения экономического эф¬ фекта. При необходимости помогает другим специалистам. Экономист проводит обоснование выбора объекта анали¬ за, обеспечивает экономическую информацию при формули¬ ровании проблем и оценке предложений. Рассчитывает ожи¬ даемый экономический эффект по найденным предложениям, определяет фактический эффект от внедрения, отвечает за оформление необходимых документов. Роль экономиста, как уже говорилось, чрезвычайно важна — по конечному эффекту судят о результатах работы. Патентовед обеспечивает поиск патентной информации по объекту анализа, проводит постоянный отбор -патентоспособ¬ ных решений на творческом этапе, отвечает за оформление заявок на изобретения, заявлений на рационализаторские предложения по найденным ВРГ решениям. По мере развития службы ФСА в ней должны появляться и другие специалисты - конструкторы, технологи, расчетчи¬ ки и т. п. Рост службы ФСА происходит за счет привлечения в нее лучших, наиболее высококвалифицированных специа¬ листов, склонных к творческой работе, зарекомендовавших себя участием во временных рабочих группах. Опыт показывает, что внедрение ФСА на предприятиях нередко наталкивается на серьезное сопротивление, преиму¬ щественно со стороны среднего руководящего звена, точнее, худшей его части, боящейся перемен и желающей спокойной жизни. Возникает оно не сразу - вначале ФСА часто не при¬ нимают всерьез, считают очередной кампанией. В дальней¬ шем, после первых успехов, затрагивающих интересы тех или иных служб, это сопротивление появляется и крепнет. В не¬ которых случаях в этом виноваты специалисты службы ФСА, а порой и руководство предприятия, усиленно подчеркиваю¬ щие выявленные недостатки основных подразделений. Гра¬ мотный подход к внедрению ФСА - постоянное подчеркива¬ ние, что ФСА обеспечивает только организационное, методи¬ 220
ческое руководство, а основная заслуга - членов ВРГ, то есть работников тех самых служб. Трудностей во внедрении ФСА хватает. Главная - вне¬ дрение ФСА сверху, в приказном порядке, при отсутствии заинтересованности предприятий, любыми способами тормо¬ зящих работу. Специалистами по ФСА на одной из конфе¬ ренций был составлен список приемов, которые применялись на разных предприятиях с целью «завалить» ФСА. Боль¬ шинство из них имеют свои антиприемы. Вместе они образуют пары - две крайности, одинаково гибельные для дела. Меж¬ ду ними необходимо пройти, как по лезвию бритвы,- такова диалектика. Интересно, что такая ситуация характерна не только для ФСА, но и для любого нового дела. Прием 1. Объявить новое дело панацеей, волшебным сред¬ ством, способным ликвидировать все затруднения, заранее разрекламировать. Антиприем. Начать новое дело без веры в него, по принуж¬ дению, с уверенностью, что это все равно ничего не даст. Опыт показал, что сверхрекламой занимаются как раз те, кто в дело не верит и преследует одну цель - «завалить» его. Правильный подход. Начать дело, не давая громких аван¬ сов, но твердо верить в его успех и стараться делать как мож¬ но больше. Прием 2. Внедрение нового дела с ходу, без достаточной проработки и подготовки, «на ура». Пример. После решения о широком распространении ФСА в нашей стра¬ не многие министерства превратили внедрение ФСА в кампанию без опреде¬ ленных мероприятий по подготовке специалистов, их обучению, без разработ¬ ки и издания необходимых методических материалов. Антиприем. Бесконечная подготовка к внедрению. Первую ошибку часто совершают начинающие из-за из¬ лишнего энтузиазма, вторую - люди уже не раз битые, пу¬ ганые. Но и то, и другое может быть сознательной линией по¬ ведения, направленной на завал дела. Типичный в этом слу¬ чае антиприем - выжидание, надежда на то, что о распоря¬ жении сверху забудут, что все само собой умрет (в период за¬ стоя так бывало неоднократно). Правильный подход. Начинать дело, подготовив его в ос¬ новных моментах (особенно организационную, юридическую часть), но не откладывая до учета всех мелочей - будет упу¬ щено время. Прием 3. Противопоставить новое дело всему старому, на¬ рушить преемственность, противопоставить себя коллективу, работавшему в этой области ранее. Антиприем. Пытаться внедрить новое дело, ничего не ме¬ няя. 221
Первую ошибку часто совершает новатор, излишне само¬ уверенный. Вторая очень типична для руководителей разного уровня: когда отсидеться не удается, начинают имитировать деятельность, выхолащивать суть, меняя лишь бумаги, фор¬ мы отчетности и т. д. Правильный подход. Отставив авторские амбиции, отте¬ снять старое только при действительной необходимости. При¬ влекать на свою сторону тех, кто стрял на старых позициях, дава'ть и им почувствовать себя творцами нового. Прием 4. Потребовать (пообещать) большого эффекта (экономического, технического или любого другого) практи¬ чески сразу после начала внедрения, не дав делу развер¬ нуться. Пример. Миннефтехиммаш в июле 1983 года выпустил приказ о развер¬ тывании ФСА, согласно которому уже в третьем квартале требовалось от¬ читаться о полученном эффекте от внедрения предложений ФСА. Реальные же сроки — не менее двух лет... Результатом стали приписки. И как ни пыта¬ лись специалисты доказать в министерстве пагубность этой поспешности для дела, ничего, кроме ухудшения отношений с руководством, не добились. Другим поводом для приписок и появления липовых отчетов явилось требование проводить ФСА всей новой и аттестуемой на Знак качества про¬ дукции; выполнять не менее 10% (в некоторых министерствах до 50%) плана мероприятий по новой технике за счет ФСА. Эти требования, в принципе вы¬ полнимые после полного развертывания работ по ФСА (лет через десять после начала внедрения), привели к тому, что появились опять же «липовые» справки о проведении ФСА, а на всех документах, относящихся к планам по новой технике, стали ставить штамп «По результатам ФСА». Антиприем. Не требовать эффекта вообще, удовлетво¬ риться самим фактом начала работ. Первая ошибка - чаще всего не результат глупости и не¬ компетентности (хотя так тоже бывает), а сознательная ди¬ скредитация дела. Вторая - следствие приказного характера внедрения. Отчитываются наверх о начале работ и больше делом не интересуются. Прием 5. Внедрять новое дело на голом энтузиазме, на общественных началах. Антиприем. Ждать, когда выделят штаты, финансирова¬ ние, площади. Первая ошибка относится к энтузиастам, стремящимся как можно быстрее взяться за дело, доказать его эффектив¬ ность. Ее охотно используют руководители, не желающие за¬ няться делом всерьез, потому что работа на общественных на¬ чалах возможна только в свободное от основной работы вре¬ мя, что малоэффективно. Правильный подход. Начать дело на общественных нача¬ лах (как правило, это неизбежно и в некотором роде полез¬ но - пока за работу не платят, сюда не стремятся рвачи и жу¬ 222
лики), но стремиться перевести его на профессиональные рельсы, включить в систему работ. Прием 6. Сведение всей работы только к экономической стороне. Антиприем. Пренебрежение экономикой, упор на голую технику. Первую ошибку совершают тогда, когда ответственной за внедрение ФСА на предприятии делают экономическую служ¬ бу. Вторая случается намного реже, в основном из-!за неопыт¬ ности руководителя и экономиста службы ФСА. Правильный подход.. Сочетание экономического и техни¬ ческого подходов. Прием 7. Попытки сразу браться за глобальные задачи. Пренебрежение более мелкими задачами. Антиприем. Ограничение работы решением задач первого уровня. Первая ошибка характерна для энтузиастов, занимаю¬ щихся творчеством только для своего удовольствия. Вто¬ рая - для неподготовленных людей, не уверенных в своих возможностях, опасающихся серьезных проблем. Правильный подход. Трезвый учет своих возможностей, системный подход к проблемам. Прием 8. Ограничение работы узкими рамками инструк¬ ций, заполнением различных таблиц, форм и т. д. Антиприем. Полное пренебрежение методиками, ориента¬ ция на свободное творчество, талант, озарение и т. д. Обе ошибки свидетельствуют о слабой методической под¬ готовке. Правильный подход. Овладение методологией ФСА и ТРИЗ на одном из семинаров, заочное обучение с помощью книг. Прием 9. Утопление в бумажном море. Попытки выпол¬ нять все требования сверху, работать по правилам. У чело¬ века не остается времени на настоящую работу. Антиприем. Полное пренебрежение бумажной работой. В первом случае от человека нулевая отдача, но он на хо¬ рошем счету у начальства. Во втором - его рано или поздно накажут или даже уволят, несмотря на выполнение реальной работы. Правильный подход. Оформлять с минимальными потеря¬ ми сил главные бумаги. Если есть возможность, поручить часть бумаг оформлять одному из подчиненных. Кроме типовых приемов заваливания дела, приведем ти¬ пичные отговорки, маскирующие нежелание заняться рабо¬ той по ФСА, неверие: - Да мы всегда этим ФСА занимались! Мы всегда совер¬ 223
шенствовали продукцию! (Свидетельство полного непонима¬ ния сути ФСА.) - ФСА, ТРИЗ - это, конечно, здорово, но это роскошь, пусть этим занимаются в НИИ, а на производстве штурмов¬ щина, некогда план выполнять (полное непонимание, что ФСА и ТРИЗ нужны в первую очередь тем, кому трудно). - Сначала докажите, что это реально, тогда и создадим службу.- Энтузиасты часто соглашаются, предельным на¬ пряжением сил добиваются успехов, а им потом заявляют: «Ну и прекрасно, так и продолжайте, зачем вам штаты, день¬ ги...» - На других заводах, может быть, и работает, но у нас особые условия... (непонимание общих закономерностей раз¬ вития) . - Для такой работы нужны специалисты особенные, у нас таких нет (типичное проявление принципа «пророка нет в собственном отечестве», тогда как за ФСА может взяться любой неравнодушный трудолюбивый человек, прошедший соответствующее обучение). Прогнозирование развития технических систем Традиционные методы. Важнейшим направлением работ по совершенствованию техники является прогнозирование ее развития, позволяющее сформулировать цели, рационально определить параметры будущих изделий, спланировать ра¬ боту по их достижению. Имея достоверный прогноз, пред¬ приятие получает возможность обоснованно и эффективно оперировать капиталовложениями, формировать перспектив¬ ные планы производства, подготавливать задания на разра¬ ботку необходимых материалов, оборудования и т. д., снизив тем самым время технологической подготовки производства и степень риска по освоению новой техники. Прогнозирование может быть частью работ по ФСА, на¬ пример, с его помощью можно выявлять задачи по улучше¬ нию системы, сравнивать альтернативные решения конструк¬ ций и технологий, предусматривать возможные ошибки, опас¬ ности и недостатки. Прогноз позволяет выявить возможно¬ сти развития технической системы в рамках существующей конструктивной концепции, определять, какая система долж¬ на прийти на смену существующей. Таким образом, владение прогнозной методикой сегодня необходимо практически каж¬ дому разработчику, конструктору, технологу, ибо, не умея за¬ глянуть на несколько шагов вперед, нельзя выполнить с высо¬ ким качеством никакую работу, тем более творческую. 224
Сегодня прогностика превратилась в развитую отрасль науки, известно свыше 100 различных методов прогнозиро¬ вания, которые можно разделить на две основные группы: нормативные и исследовательские (изыскательские). Нормативное прогнозирование по сути является не столь¬ ко прогнозированием, сколько планированием. Например, за¬ давшись какой-то целью (полет на Марс к2015 году), состав¬ ляют подробнейшие списки, таблицы, сетевые графики, отра¬ жающие, что именно и в какой последовательности необходи¬ мо сделать для осуществления проекта. К нормативным мето¬ дам относится получившая широкую известность на западе в 60—70-х годах система ПАТТЕРН (обоснование планиро¬ вания посредством научно-технической оценки количествен¬ ных данных) и другие методы построения так называемого дерева целей (Янч Э. Прогнозирование научно-технического прогресса. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1974). Методы исследовательского прогнозирования, в свою оче¬ редь, можно разделить на три вида: экспертное прогнозиро¬ вание, прогнозирование по аналогии и экстраполяция тенден¬ ций развития. Экспертное прогнозирование относится к самым старым методам и основано на суммировании мнений компетентных в данной области специалистов (экспертов). Эксперт прогно¬ зирует, опираясь на свое интуитивное представление о путях развития, естественно, что при этом главным недостатком яв¬ ляется субъективизм. Разработаны некоторые процедуры по снижению его влияния, в первую очередь это коллективная работа экспертов. Так, очень популярный на западе метод «Делфи» (название произошло от знаменитого в древности Дельфийского оракула) основан на трех принципах: а) анонимность - участники прогноза не знают друг дру¬ га, что уменьшает опасность давления авторитетов, личных симпатий и антипатий; б) многоцикловость - после изучения ответов экспертов на вопросы прогнозной анкеты последние корректируются и задаются повторно; специалисты, давшие оценки, резко отли¬ чавшиеся от других, разъясняют свою точку зрения; в) статистическая обработка данных группового опроса (наиболее вероятным считается мнение, получившее под¬ держку наибольшего числа специалистов). Практический опыт применения метода «Делфи» и ему по¬ добных показывает, что в результате отбрасывания крайних высказываний (а среди них могут оказаться как неверные, так и оригинальные идеи) неизбежно побеждает усредненная, банальная точка зрения, в то время как мнение одного экспер¬ та, обладающего широкой эрудицией и низкой психологиче¬ 15 зак. № 91188 225
ской инерцией, порой даже не являющегося специалистом в данной области, часто оказывается верным. Именно поэтому так велик процент правильных прогнозов Жюля Верна, Гер¬ берта Уэллса, Александра Беляева и других фантастов. Прогнозирование по аналогии основано на издавна под¬ меченном сходстве в развитии самых разных систем, живых, технических, научных. Например, были попытки при прогно¬ зировании развития космического транспорта брать за базу развитие железнодорожного транспорта в прошлом веке. В некоторых методиках предлагается использовать аналогии в развитии технической системы со стадиями человеческой жизни (поиск, рождение, внедрение и забвение изобретатель¬ ской идеи и рождение, зрелость, смерть человека); в распро¬ странении технологических нововведений и роста колоний бактерий и т. п. Успешность такого прогноза целиком опреде¬ ляется удачным выбором аналога, но рекомендации по выбо¬ ру отсутствуют... Экстраполяция тенденций развития — метод, основанный на предположении, что тенденция развития, отчетливо проя¬ вившаяся в предпрогнозный период, сохранится и в будущем. К сожалению, нередки случаи, когда подобные ожидания не оправдываются: прогноз либо отстает от действительности, либо забегает далеко вперед. С позиций знания законов раз¬ вития технических систем очевидно, что прогноз может да¬ вать верные результаты лишь на небольшие интервалы време¬ ни, в пределах прямолинейных участков 5-образной кривой развития. Он не учитывает переломных моментов в развитии любой технической системы. Например, на основании тенден¬ ции, выявленной на первом этапе развития системы, делают вывод о том, что темпы развития будут невысокими. А систе¬ ма в это время проходит первую точку перегиба и ее разви¬ тие резко ускоряется вопреки прогнозу. Соответственно, если тенденция определяется по второму этапу развития, прогноз нацеливает на продолжение бурного развития, а система рез¬ ко замедляется в развитии в связи с переходом на третий, ста¬ бильный этап. Таким образом, в первом случае темпы разви¬ тия в прогнозе занижены, во втором - завышены. Тем не менее в пределах отдельных этапов развития метод действует неплохо. Он легко поддается математической об¬ работке и оснащен математикой, которая хорошо работает на этапах количественного роста параметров, но не учитывает качественных скачков. Несмотря на это, ведется множество работ по усовершенствованию прогноза путем применения различных математико-статистических ухищрений, улучше¬ ния способов экстраполяции. Но в основу прогноза часто за¬ кладываются довольно грубые, порой малодостоверные, дан¬ 226
ные, поэтому естественно, что совершенствование методов об¬ работки не дает эффекта. Например, в качестве способа вы¬ явления тенденций используется исследование патентных материалов (изучается количество патентов по направле¬ ниям, динамика патентования и т. д.). При этом в традицион¬ ном прогнозировании нет методов защиты от случайных па¬ тентных документов и патентной дезинформации, к которой нередко прибегают некоторые компании в условиях конку¬ ренции. Кроме того, обычно при проведении прогноза по па¬ тентным материалам поиск информации осуществляется на глубину 10—15 лет независимо от вида прогнозируемой тех¬ ники, в то время как скорость развития разных систем раз¬ лична. Например, за указанный срок в микроэлектронике сменяется 2—3 поколения объектов, поэтому здесь он вполне представителен, чего нельзя сказать о металлургии, где за 10 лет невозможно выявить долговременные тенденции разви¬ тия. На достоверность прогноза методом экстраполяций также большое влияние оказывают тенденции, считающиеся модны¬ ми, широко обсуждающиеся в научно-технической и популяр¬ ной литературе. Довольно часто такие модные тенденции воз¬ никают в результате сознательной дезинформации, пресле¬ дующей цель «заманить» конкурента на «тупиковую» ветвь, заставить нести бесполезные расходы. К таким экономиче¬ ским «диверсиям» смело можно отнести еще недавно широко пропагандируемую всеобщую роботизацию. Обладая боль¬ шими достоинствами в отдельных узких областях техники, как массовое явление они приносят больше вреда, чем поль¬ зы. Еще одной типичной ошибкой прогноза является поиск возможностей совершенствования системы в том направле¬ нии, которое кажется очевидным (например, укоренилось представление, что для придания системе новых функций ее непременно нужно усложнить), а не в том, которое вытекает из законов развития техники. В результате вроде бы успеш¬ ная работа не дает результатов, поскольку совершенствуется не то, что нужно, а то, что понятно как делать. Попыткой борьбы с такой опасностью является установка прогнозистов на то, что прогноз должен лишь указывать, как изменятся те или иные характеристики системы, но не обязан объяснять, каким образом это будет достигнуто. Приведем типичное высказывание профессионала, американского прог¬ нозиста Дж. Мартино: «Прогноз ничего не говорит о том, как эти показатели будут достигнуты... прогнозисту не нужно самому изобретать машину... появление которой он заранее предсказал. Прогноз может даже предусматривать достиже¬ 15* 227
ние таких технических характеристик, которые выходят за пределы возможностей техш*ческих устройств... Прогнозисту не нужно указывать, каким образом эти пределы будут прео¬ долены» [20]. Такая позиция, обладая определенными до¬ стоинствами, имеет и очевидные недостатки. Общей причиной недостатков традиционных методов прогноза является их база — метод проб и ошибок. В этих ус¬ ловиях позиция Мартино и его коллег вполне понятна — дру¬ гой просто не может быть, прогнозист не может стать изобре¬ тателем. А ущерб от несовершенной технологии МПИО в прогнозировании существенно выше, чем при решении кон¬ кретных изобретательских задач, потому что решения по ре¬ зультатам прогноза часто принимаются глобальные, а воз¬ можность проверки их правильности отодвигается в будущее, в особенности при дальних прогнозах. Прогнозирование на базе ТРИЗ. Основные положения. Поскольку развитие технических систем осуществляется по объективным законам развития техники, логично использо¬ вать выявленные законы для прогнозирования развития. При этом такой прогноз должен дать не только характеристику бу¬ дущей технической системы, но и указать пути ее развития, конкретные конструктивные решения, за исключением слу¬ чаев, когда существующий уровень науки и техники не позво¬ ляет это сделать из-за отсутствия материалов, технологий, энергетических ресурсов, необходимых знаний. Таким образом, прогноз на базе ТРИЗ включает постанов¬ ку задач развития техники, и, как правило, решение этих за¬ дач. Порядок прогноза приведен в приложении 13 и вклю¬ чает следующие этапы: предварительный прогноз (экспресс- прогноз); подготовку к углубленному прогнозу; прогноз по законам развития технических систем; завершение прогноза (суммарный прогноз). Этапы включают шаги, последовательность расположения которых не является строго заданной. Более того, в случае от¬ сутствия необходимости получения полного прогноза отдель¬ ные шаги могут быть опущены. Центральной частью прогноза является третий этап, включающий анализ линий развития по каждому закону. Полномасштабный прогноз по ТРИЗ требует длительной профессиональной работы, как правило, с привлечением, начиная со второго этапа, специалистов высокой квали¬ фикации в режиме работы ВРГ. Прогноз может быть частью работы по ФСА. В этом случае выстраивается единая цепь: прогнозирование—выявление задач и проблем—их реше¬ ние—проверка решений—исследовательская, конструктор- 228
ская, технологическая проработка—внедрение. Суммарные затраты на проведение такого прогноза довольно велики, но окупаются многократно за счет экономии сил и времени, ко¬ торые часто затрачиваются на работу в неперспективном на¬ правлении, а также за счет резкого повышения качества соз¬ даваемой техники. В тех случаях, когда требуется быстро, с минимальными затратами определить главное направление развития сис¬ темы, может быть рекомендован прогнозный экспресс-анализ по основным общим линиям развития. Для повышения до¬ стоверности такого экспресс-прогноза необходима высокая квалификация прогнозиста в области законов развития тех¬ ники и других разделов ТРИЗ. Экспресс-прогноз полезен и как подготовительный этап при полномасштабном прогно¬ зировании, позволяющий прогнозисту не подпасть под дей¬ ствие сложившихся у специалистов стереотипов, шаблонных установок, что может произойти в результате глубокого ознакомления с объектом прогноза по литературе, другим информационным материалам. Психологическая инерция специалистов - тормоз в ра¬ боте по прогнозированию. Чем радикальнее изменения, на которые выводит прогноз, тем сильнее возражения, непри¬ ятие. Поэтому ведущий прогноз специалист по ТРИЗ должен использовать известные в ТРИЗ приемы борьбы с. психологической инерцией: запрещать использование тер¬ минологии, использовать метод ММЧ, приемы генерации фантастических идей, оператор числовой оси и т. д., что лучше всего делать в виде разминки перед началом работы. Объект прогнозирования — базовая техническая сис¬ тема (БТС), как правило, прогнозисту задается. При этом следует учитывать, что чем более дальний прогноз требуется получить, тем выше должен быть уровень базовой системы. Например, при прогнозировании развития строительной сваи для дальнего прогноза необходимо учесть развитие всего фундамента, всего строения, застройки в целом для выясне¬ ния, какие сваи могут в этом случае понадобиться. При проведении прогноза необходимо учитывать, что законы образуют единую систему со сложными внутренними связями, с большим количеством иерархических уровней - от общих законов диалектики до узких (локальных) законо¬ мерностей развития конкретного класса технических систем, конкретного производства. Прогнозные предсказания, полу¬ ченные по одной линии, могут частично совпадать с пред¬ сказаниями по другим линиям. Это не означает, что проде¬ лывается лишняя работа - наоборот, появляется некоторый «запас прочности» прогноза. Бывает и другое - предсказа- 229
ния по разным линиям приходят в противоречие друг с дру¬ гом. В этом случае перед прогнозистом возникает необходи¬ мость разрешения противоречия - типичная изобрета¬ тельская задача, решение которой возможно с помощью инструментов ТРИЗ. При проведении прогноза также необходимо учитывать появление сверхэффектов от новых идей и предложений, новых ресурсов. Сверхэффекты необходимо использовать для дальнейшего развития системы. Сделав шаг по сравнению с классическим прогнозом,— давая ответ на вопрос, как именно будет изменена система,- прогноз по ТРИЗ не всегда может ответить на другой вопрос: как может быть использовано это закономерное изменение, для чего оно может понадобиться? Складывается необыч¬ ная ситуация: прогнозист утверждает, что данная система должна стать динамичной, например, путем введения шар¬ нира (может быть, нескольких); что система перейдет к использованию магнитных полей; но для чего нужна такая новая система - не знает. Иногда даже специалисты не сразу понимают, какое новое преимущество получит новая система, как именно они смогут использовать предсказанное прогнозом изменение. Таким образом, в результате прог¬ ноза могут возникнуть и исследовательские задачи: как опре¬ делить, для чего повышать динамичность системы, что это даст, как изменятся ее главные и второстепенные функции, свойства, что появится положительного и отрицательного. Прогнозирование с помощью ТРИЗ - неразрывное, ор¬ ганическое соединение шагов по формулированию и решению задач. Каждый шаг и этап анализа завершается выявлением противоречий, задач. Теоретически именно это является глав¬ ным в проведении прогноза, а решение полученных задач может быть оставлено на более поздний этап. На практике первые попытки прикинуть возмбжное решение всегда де¬ лаются тут же. Это полезно при условии, что времени тра¬ тится немного. Если же удовлетворительное решение быстро получить не удается, то целесообразнее его отложить и про¬ должать работу по прогнозированию. Прогнозирование по шагам, как правило, носит иттера- тивный характер, после прохода по очередной линии часто возникает необходимость вернуться к предыдущей, либо по¬ полнить информацию о БТС. Завершается прогноз выявле¬ нием противоречий между прогнозными предсказаниями и построением минимально противоречивой общей картины прогноза либо серии картин - альтернативных прогнозных сценариев. 'Первые примеры практического прогнозирования раз- 230
вития конкретных технических систем на базе отдельных законов развития техники описаны в работе [7] (с. 80—84). В качестве инструмента прогноза (развития полученных ре¬ шений) использовались и стандарты на решение изобре¬ тательских задач (классы 2, 3). В этих случаях речь фак¬ тически шла о замене существующей технической системы, практически исчерпавшей возможности развития в рамках старой конструктивной концепции на принципиально но¬ вую, выполняющую те же функции. Первая попытка дальнего прогноза с помощью сочетаний разных законов развития тех¬ ники была предпринята в начале 80-х годов во время учебного семинара по ТРИЗ. Предстояло определить перспективы развития лесной промышленности. Прогноз, проведенный специалистами традиционными методами, дал следующие данные: мощность применяемых в отрасли машин должна возрасти, увеличатся площади вырубки и т. д. Фактически это было продолжением сегод¬ няшних тенденций без ожидаемых в будущем качественных изменений. Анализ развития по закону повышения степени идеаль¬ ности показал, что одно из направлений развития - по¬ вышение интенсивности съема древесины с единицы пло¬ щади, причем с включением в использование древесины, идущей сегодня в отходы (пни, кора, срезанные ветки). Закон согласования-рассогласования выявил, что основная трудность лесной промышленности связана с несогласова¬ нием скорости роста деревьев и темпов вырубки. Кроме того, необходимо было учесть и тенденцию перехода тех¬ нических систем на микроуровень. В результате суммиро¬ вания предсказаний, вытекающих из законов развития тех¬ ники, получилась следующая картина. На специальных план¬ тациях выращивают быстрорастущий кустарник, который периодически срезается полностью или частично. Срезанная масса перемалывается в мелкие опилки, из которых с до¬ бавкой специальных смол можно прессовать деревянные изделия любых форм непосредственно в процессе «уборки», древесины. Для реализации прогноза необходимо решить ряд организационных, технических и, пожалуй, селекци¬ онных задач. Нужно вывести соответствующие породы бы¬ строрастущего кустарника с тонкой корой, не влияющей на качество древесины, разработать смолы для прессования деталей. Идеальнее, если необходимую смолу с возможно¬ стью полимеризации будет поставлять сам кустарник. Возни¬ кает также задача по выработке программы перевода лесной промышленности на земледельческий способ производства, разработке необходимых машин... 231
Нарисованная картина вызвала дружные возражения специалистов. Однако проведенный впоследствии поиск по научно-технической и патентной литературе показал, что многие компоненты предсказанного «лесокустового» спо¬ соба уже существуют, но по отдельности. Так, налажено производство древесно-стружечных плит; в Финляндии вы¬ ращивают кустарник, из опилок которого прессуют топлив¬ ные брикеты в форме поленьев; существуют пальметтные сады - низкорослые деревья с огромной кроной, закреплен¬ ной на натянутой поверх деревьев проволоке; заложены эк¬ спериментальные сады, в которых для облегчения сбора урожая срезается часть кроны вместе с плодами. Известны и растения (гевея, кок-сагыз), сок которых способен поли- меризоваться. Фактически не хватает только одного- серьез¬ ной работы по созданию новой отрасли производства. Достаточно объемный прогноз был проведен и по кон¬ струкции погружных скважинных центробежных электрона¬ сосов. Он включал проведение в полном объеме прогноза по методу «Делфи» и математической экстраполяции тенден¬ ций, а также использование элементов прогнозирования по законам развития. При этом подтвердилась слабость тради¬ ционных методов, а с помощью ТРИЗ удалось выявить ряд новых интересных направлений развития насосов. Интересно отметить, что несколько хороших, перспек¬ тивных с точки зрения законов развития идей было выдвинуто и на первой стадии экспертного,прогноза. Авторами их были, как правило, люди, не являющиеся специалистами в той узкой области, к которой данная идея относится, хотя и технически грамотные, компетентные. Так, интересные идеи по гидродинамике высказал специалист по подшипникам, а по подшипникам - электротехник. Однако по мере уточнения прогноза, проведения следующих циклов по методу «Делфи» все оригинальные решения оказались отброшенными, а утвердились большинством голосов банальные решения, направленные в основном на количественный рост существу¬ ющих конструкций. Удивительного в этом ничего нет - в науке вопросы не решаются большинством голосов. По мере отработки законов развития техники увели¬ чилась доля работ, в которых прогнозировалось развитие тех или иных технических систем: центрифуг, оборудова¬ ния для осушки и подготовки природного газа, пайки и контроля печатных плат, гибких производственных систем, производства комбайнов, совершенствования узлов трения, скольжения и других. Таким образом, были опробованы отдельные компоненты предлагаемой методики прогнозиро¬ вания. 232
Традиционный прогноз дает предсказания типа: «В 2010 году у этой машины коэффициент полезного действия дос¬ тигнет 97,5%...» Результат прогноза по ТРИЗ выглядит совершенно иначе: «Данная система недостаточно дина¬ мична; динамичность должна повыситься в результате разре¬ шения такого-то противоречия с помощью такого-то приема; благодаря этому коэффициент полезного действия достиг¬ нет...» Необходимо также отметить, что прогноз по ТРИЗ может сделать недостоверным прогноз традиционный, потому что благодаря ему теперь все зависит от того, насколько опера¬ тивно начнется претворение в жизнь рекомендаций прогноза: если за дело взяться сразу, то результат может быть по¬ лучен, допустим, через 3 года (а не через 15, как предсказы¬ вал традиционный прогноз).
От технологии кИстория ТРИЗ Работа над методологией изобретательства была начата Г. С. Альтшуллером в 1946 году (название «ТРИЗ» появилось позже, в 70-х годах). В 1956 году вышла первая публикация, излагающая основные идеи новой науки [2]. С конца 50-х годов стали издаваться книги по ТРИЗ [3-9, 19, 22-26]. В 1959 году был опубликован один из первых вариантов АРИЗ (он получил название АРИЗ-59), который в дальней¬ шем постоянно совершенствовался (модификации: АРИЗ- 61,-64,-65,-68,-71,-77,-82,-85). В настоящее время используется модификация АРИЗ- 85В. При разработке последних модификаций алгоритма (АРИЗ-82 и АРИЗ-85) учтены замечания и рекомендации большой группы специалистов по ТРИЗ: М. К. Бдуленко, И. Б. Бухмана, И. М. Верткина, Г. Г. Головченко, Ю. В. Го¬ рина, В. М. Жабина, Б. Л. Злотина, Э. С. Злотиной, Г. И. Иванова, И. В. Иловайского, Э. Л. Кагана, И. М. Кондра- кова, В. Ф. Канера, Н. П. Линьковой, С. С. Литвина, В. В. Митрофанова, В. А. Михайлова, В. Н. Некрылова, В. М. Петрова, И. П. Рябкина, Ю. П. Саламатова, А. Б. Селюцкого, А. А. Тимощука, В. Р. Фея, С. Н. Щербакова, В. Э. Штейн- берга. В 1961 году экспертный совет Комитета по делам изо¬ бретений рассмотрел и одобрил работу по методологии изобретательства. В 1968 году после многолетних обращений Г. С. Альтшуллера в Центральный совет Всесоюзного об¬ щества изобретателей и рационализаторов (ЦС ВОИР) было организовано трехдневное совещание по вопросам раз¬ работки и пропаганды методов технического творчества. В соответствии с решением этого совещания в конце 1968 года в Дзинтари был проведен первый всесоюзный семинар по обучению методам технического творчества, неделя кото¬ рого была отведена на изучение АРИЗ. Ряд специалистов, участвовавших в этом семинаре, впоследствии начали обу¬ чать АРИЗ в своих городах. В конце 1969 года ЦС ВОИР, рассмотрев результаты годичной работы по обучению творчеству, организовал Об¬ щественную лабораторию методологии изобретательства (ОЛМИ) под руководством Г. С. Альтшуллера. В 1970 году в Баку был создан первый в стране Азербайджанский общественный институт изобретательского творчества 235
(АзОИИТ). В течение нескольких лет в нем изучали АРИЗ самые разные слушатели - от школьников до кандидатов наук. В 1972 году школы ТРИЗ появились в Днепропетровске Горьком, Курске, Волгограде, некоторых других городах. В 1974 году в Баку приехала для изучения АРИЗ группа преподавателей института повышения квалификации ру¬ ководящих кадров при Совете Министров ПНР. В Горьком было проведено областное совещание по ТРИЗ, фактически (по представительству) превратившееся во всесоюзное. Обучение ТРИЗ успешно развивалось во многих городах, что постепенно стало вызывать недовольство тогдашнего ру¬ ководства ЦС ВОИР, которому нужны были одна-две «руч¬ ные» школы методологии изобретательства для украшения отчетности, но. не хотелось хлопот и сложностей, которых требовало массовое изобретательское движение, образовав¬ шееся вокруг ТРИЗ. В октябре 1974 года в Москве на ВДНХ была проведена научно-практическая конференция «Эврис¬ тика», организованная ЦС ВОИР. В рекомендациях конфе¬ ренции работа ОЛМИ получила высокую оценку, но, несмо¬ тря на это, на следующий день по решению ЦС ВОИР ОЛМИ была закрыта. Вместо нее была создана комиссия «Эвристи¬ ка», в которую были включены сотни людей, большинство из которых не имели никакого отношения к разработке мето¬ дики изобретательства. Таким образом, работу попыта¬ лись прекратить классическим способом - организацией неработоспособной комиссии (которая так ни разу и не собралась в полном составе). Впрочем, полностью закрыть работу не удалось, несмотря на то, что группе преподава¬ телей во главе с Г. С. Альтшуллером пришлось уйти из АзОИИТ. Школы ТРИЗ, руководимые не чиновниками, а энтузиас¬ тами новой науки, действовавшими обычно на обществен¬ ных началах, в большинстве городов продолжали работать вопреки решению ЦС ВОИР. Более того, в ряде мест руко¬ водители областных, городских, районных организаций ВОИР, убедившись на практике в эффективности ТРИЗ, продолжали ее активно поддерживать. Темпы появления новых школ возрастали. Большую роль в этом сыграли выходившие книги и журнал ВСНТО СССР «Техника ц наука», который в период с 1979 по 1984 год почти в каждом номере публиковал материалы по ТРИЗ. В 70—80-е годы были проведены учебные семинары по ТРИЗ в крупнейших городах СССР: Москве, Ленинграде, Свердловске, Ново¬ сибирске, Днепропетровске, Уфе, Ярославле, Куйбышеве, Ростове-на-Дону, Кишиневе, Норильске, Владивостоке, Пен¬ зе, Симферополе и др., а также в молдавских районных 236
центрах Бельцы и Кагул. Семинары стали популярными, на многие из них, организованные при институтах повыше¬ ния квалификации, Домах техники и научно-технической пропаганды, НТО и ВОИР, собирались слушатели (по 50 и более человек) из разных городов страны. Возвращаясь до¬ мой, многие из них организовывали школы ТРИЗ в своих го¬ родах, на предприятиях. Систематическое проведение семинаров резко ускорило темпы разработки ТРИЗ, так как появилась возможность быстро и в широких масштабах проводить проверку мето¬ дических материалов, которые непрерывно совершенствова¬ лись. Ускорилась и подготовка преподавателей ТРИЗ, ко¬ торые за несколько лет проходили уже налаженный путь: слушатель, преподаватель-стажёр, преподаватель. Многие из них включились и в исследовательскую работу по ТРИЗ. Так создавались кадры специалистов по ТРИЗ. С 1980 года стали регулярно проводиться конференции преподавателей и разработчиков ТРИЗ (1980, 1982, 1985, 1987, 1989 гг.— Петрозаводск, 1984 г.— Новосибирск, 1988 г. — Миасс). Каждая конференция давала новый всплеск интересных работ, появились новые школы. В настоящее время обучение и работа по ТРИЗ ведется более чем в 200 городах нашей страны, наиболее крупные школы действуют в Ленинграде, Днепропетровске, Кишиневе, Новосибирске, Петрозаводске, Минске, Владивостоке, Ангарске, Риге, Челя¬ бинске и других городах. С недавнего времени начал работать государственный центр обучения ТРИЗ в Болгарии. Работает постоянная школа изобретателя и в ГДР. Книги по ТРИЗ широко переводятся за рубежом: в Бол¬ гарии, ПНР, ГДР, Вьетнаме, США, Англии, Франции, Швей¬ царии, ФРГ, Финляндии. По сообщению английского жур¬ нала «Технология» (1988 г., апрель) в аэрокосмической про¬ мышленности США работает 80 групп специалистов, активно использующих ТРИЗ. Наряду с постоянным расширением географии ТРИЗ с 70-х годов идет процесс вовлечения в обучение новых контингентов слушателей. Занятия в экспериментальном порядке стали проводиться с рабочими, врачами, журна¬ листами, социологами, учителями, биологами и т. д. Они показали, что овладение ТРИЗ вполне доступно и полезно нетехнической аудитории. Одним из самых перспективных направлений в обучении оказалась работа с детьми разных возрастов. Она началась на страницах газеты «Пионерская правда» в рубрике «Изо¬ бретать — это так сложно, изобретать—это так просто!», которую ведет Г. Альтов (Г. Альтов—литературный псев- 237
доним Г. С. Альтшуллера, с 1988 г. в рубрике принимает учас¬ тие И. М. Верткин), и сегодня проводится в Ленинграде, Кишиневе, Риге, Новосибирске, Ангарске, Челябинске, Свер¬ дловске, Воркуте, Симферополе, Норильске, Минске, Семи¬ палатинске, Петрозаводске и других городах. В Кишиневе с 1985 года обучаются первоклассники, а в Норильске, Риге, Симферополе работают с дошкольниками в детских садах. Развитие и внедрение ТРИЗ резко интенсифицирова¬ лось с началом перестройки в нашей стране. Практически сразу после апрельского (1985 г.) Пленума ЦК КПСС возрос поток приглашений и просьб о проведении семинаров в раз¬ ных городах, писем от тех, кто хочет попасть на обучение. Появилось и с каждым годом растет количество специали¬ стов, получивших возможность работать в ТРИЗ профессио¬ нально - в хозрасчетных школах при центрах НТТМ, фондах молодежной инициативы, кооперативных школах по обуче¬ нию и применению ТРИЗ. С 1986 года в Кишиневе создан межотраслевой научно-технический центр «Прогресс», ор¬ ганизующий по договорам с предприятиями семинары, а также решение актуальных для производства проблем и задач, прогнозирование на базе ТРИЗ, проведение ФСА и т. п. На основе трудовых соглашений создаются временные творческие группы, в которые, помимо работников МНТЦ «Прогресс», включаются специалисты предприятий-заказ- чиков. Нахождением идей и решений работа МНТЦ не огра¬ ничивается, при необходимости центр оказывает помощь или полностью принимает на себя патентование идей, раз¬ работку технической документации, изготовление опытных образцов и т. д. Как уже неоднократно говорилось, ТРИЗ создавалась на базе технических информационно-патентных фондов как преимущественно инженерная наука. Но по мере ее раз¬ вития становилось ясно, что закономерности развития и инструменты поиска новых решений, хорошо зарекомендо¬ вавшие себя в технике, могут оказаться полезными для поиска нового и в других областях, в том числе и нетехни¬ ческих, таких как социология, педагогика, искусство и т. д. И хотя широкое распространение методологии ТРИЗ в новые области - дело будущего, тем не менее уже сегодня можно рассказать о некоторых направлениях этого процесса. Общие закономерности развития Идея постоянного развития, а также существования объективных закономерностей этого процесса входила в жизнь человечества в борьбе с религиозными догматами, 238
утверждавшими незыблемость созданного однажды мира. Эволюционные гипотезы появлялись сначала в отдельных науках: космогоническая гипотеза Канта- Лапласа в астро¬ номии, учение о непрерывных изменениях земной поверхно¬ сти в геологии Лайеля, эволюционная теория в биологии Дар¬ вина. Осмыслив эти теории с философских позиций, Гегель заложил основы диалектики - науки о всеобщем развитии. Маркс и Энгельс, а затем Ленин наполнили ее материалисти¬ ческим содержанием, превратив в мощный инструмент ана¬ лиза и обобщений. Материалистическая диалектика утвер¬ ждает, что любая сторона человеческой деятельности, любой элемент окружающей нас действительности развивается по определенным законам, вытекающим из общих законов диа¬ лектики, которые могут быть выявлены и целенаправленно использованы человечеством сегодня или завтра. Первый опыт такой работы принадлежит Марксу и Энгельсу, выя¬ вившим законы развития человеческого общества. Работа по выявлению конкретных закономерностей раз¬ вития отдельных областей человеческой деятельности или окружающей действительности продолжается и сегодня. Эво¬ люционные идеи широко внедряются в физику - в работах И. Пригожина и его школы по созданию неравновесной тер¬ модинамики и на ее базе новой науки - синергетики, изу¬ чающей эволюции структур (Пригожин И. От существующе¬ го к возникающему. Пер. с англ. М.: Наука, 1985). Вводится эволюционный подход в искусствоведении (Виппер Б. Р. Вве¬ дение в историческое изучение искусства. М.: Изобразитель¬ ное искусство, 1985), науковедении (Лакатос И. История науки и ее рациональные реконструкции. В сб.: Структура и развитие науки. М., 1978), психологии (Выготский Л. С. Ис¬ тория развития высших психических функций. Собрание со¬ чинений, т. 3. М.: Педагогика, 1983) и т. п. Фактически ТРИЗ является теорией и практикой приложения эволюционных идей в области техники Эволюционный подход сегодня становится определяющим в любой науке, превращается в единый язык, связущее звено, обеспечивающее единство науки при нарастающей тен¬ денции к специализации и дифференциации. Известны два основных дополняющих друг друга прин¬ ципа изучения эволюционных процессов: актуализм (совре¬ менность - ключ к познанию прошлого) и историзм (прош¬ лое - ключ к познанию настоящего). Законы развития выя¬ вляются путем изучения соответствующего информацион¬ ного фонда с учетом требований, изложенных ранее. Се¬ годня можно говорить еще об одном пути поиска закономер¬ ностей, основанном на близости законов развития в разных 239
областях, вытекающем из единства картин развития мира, общедиалектических положений. Так, А. М. Уголев (Естес¬ твенные технологии биологических систем. Л.: Наука, 1987, с. 251) пишет: «Принцип универсальности гласит, что основ¬ ные закономерности строения биологических систем все¬ общи... Принцип универсальности имеет существенное гно¬ сеологическое значение, так как заставляет частную зако¬ номерность рассматривать как потенциально всеобщую и искать границы ее применения». Необходимо отметить, что неоднократные попытки пря¬ мого переноса биологических закономерностей в другие области (социал-дарвинизм, «технический» дарвинизм и т. п.) оказывались неудачными. Причина неудач - в трудно¬ стях, возникающих при сопоставлении разных наук, выявле¬ нии глубоких скрытых аналогий, преодолении терминологи¬ ческих сложностей. Сегодня ясно, что такого рода перенос оправдан лишь как вспомогательный подход, дополняющий главный - изучение информационного фонда. Наиболее перспективной представляется позиция, ак¬ тивно отстаиваемая советскими философами (Урсул А. Д., Урсул Т. А. Эволюция, космос, человек. Кишинев: Штиинца, 1986) о необходимости существования некоторых общенауч¬ ных законов развития, имеющих «ранг» ниже, чем законы диалектики, но выше, чем конкретные эволюционные теории в отдельных областях: биологии, астрономии и т. д. Выявле¬ ние и построение системы таких законов позволило бы вы¬ водить из них новые конкретные закономерности как частные. Каким должен быть подход к построению такой системы? В этом случае информационным фондом являются уже вы¬ явленные закономерности развития в разных областях. Сре¬ ди них наиболее универсальны и подробно разработаны из¬ ложенные ранее законы развития технических систем. Это не случайно. Во-первых, техника намного проще, например биологии, где связи достаточно запутаны, трудно поддаются анализу. Во-вторых, вся техника создана человеком, поэто¬ му, как правило, не содержит малопонятных, плохо иссле¬ дованных явлений; только в технике сегодня имеется пре¬ красно организованный патентный фонд, что облегчает рабо¬ ту по анализу и выявлению закономерностей. В-третьих, в технике закономерности проявляются ярче, здесь меньше сказывается случайность, воля отдельных личностей, чем, например, в искусстве. Тем не менее отдельные закономер¬ ности бывает легче увидеть в других областях, а потом найти их аналогии в технике. Таким образом, можно взять за осно¬ ву уже выявленные законы развития техники, дополнив их выявлением закономерностей в других областях. 240
Рассмотрим, насколько удовлетворяют требованиям уни¬ версальности такие важнейшие законы развития техниче¬ ских систем, как закон 5-образного развития, закон проти¬ воречий (неравномерного развития частей системы), закон увеличения степени идеальности. Как уже было сказано, 5-кривые первоначально были открыты не в технике, а в биологии. Сегодня установлено, что трехэтапная схема развития наблюдается в социаль¬ ных системах (общество, коллектив), выполняется для научных теорий (рождение, бурное развитие и стабилизация либо отрицание новыми фактами). Таким образом, этот за¬ кон в достаточной степени универсален. Не менее универсален и закон противоречий. История науки дает множество примеров возникновения и разрешения противоречий в научных теориях. Пример. С точки зрения классической механики атом как система, состоящая из тяжелого положительно заряженного ядра и отрицательно за¬ ряженных электронов, расположенных вокруг него, может быть устойчив лишь при условии вращения электронов вокруг ядра. Однако классическая электродинамика утверждает, что в этом случае электроны, двигаясь с уско¬ рением, будут непрерывно излучать электромагнитные волны и, теряя энер¬ гию, постепенно приближаться к ядру, что приведет к электродинамической неустойчивости. В то же время опыт утверждал, что атом вполне устойчив, а излучаемый спектр электромагнитных колебаний не непрерывный, а дискрет¬ ный. Таким образом было сформулировано противоречие между классиче¬ ской теорией и опытом. Это противоречие разрешил Н. Бор, постулировав наличие в атоме стационарных орбит (квантовых уровней), двигаясь по ко¬ торым электрон не излучает. Излучение происходит лишь при переходах с од¬ ной орбиты на другую, причем определенными порциями энергии — кван¬ тами. Противоречия в научных теориях и способы их разреше¬ ния изучались специалистами по ТРИЗ с целью разработки методики решения исследовательских задач (Кондраков И. Алгоритмы открытий?...- Техника и наука, 1979, №11; Ми¬ трофанов В. По следам возбужденной молекулы.- Техника и наука, 1982, № 2). Интересно, что сходство между разви¬ тием технических систем и научных теорий было обнаружено не только в наличии противоречий, но и в конкретных при¬ мерах их разрешения. Пример. Генетики выявили некоторые приемы получения мутаций. На¬ пример, хромосомные перестройки (изменение последовательности располо¬ жения генов в хромосоме) наиболее часто происходят путем инверсии (пово¬ рот участка хромосомы на 180°) либо транслокации (хромосомы разбивают¬ ся на отдельные участки и обмениваются ими). То есть приведенные способы получения мутаций аналогичны типовым изобретательским приемам «сде¬ лать наоборот» (инверсия) и «дробление-объединение» соответственно. Ис¬ пользуется в природе и прием перехода к «би-системе» (удвоение числа хро¬ мосом — полиплоидия). Аналогия в противоречиях и приемах их разрешения в технике и науке позволила предположить аналогию в ин¬ 16 зак. №91188 241
струментах по решению изобретательских и научных задач и легла в основу работы по разработке методики решения исследовательских задач. Противоречия формулируются и разрешаются и в искус¬ стве. Вот как об этом пишет Б. Р. Виппер (Введение в исто¬ рическое изучение искусства. М.: Изобразительное искус¬ ство, 1985, с. 187): «Но как только задачей живописца ста¬ новится изображение какого-то процесса, движения, так неизбежно возникает противоречие между неподвижным и неизменным изображением и транзитивным характером изображаемого движения. Противоречие еще более обо¬ стряется, когда живописцу приходится иметь дело с комби¬ нацией нескольких движений, с их различными темпами и последовательностью». На множестве примеров Виппер показывает. появление и разрешение противоречии в разных жанрах искусства. Несколько сложнее обстоит дело с расширением области применения закона увеличения степени идеальности, причем основная трудность связана с определением понятия идеаль¬ ности в разных областях. Тем не менее и здесь есть опреде¬ ленные успехи. Как было показано, увеличение идеальности в технике определяется как рост отношения полезных функ¬ ций системы к факторам расплаты. Сформулируем понятие идеальности в науке, исходя из этого определения. Полезная функция научной теории - это ее способность системати¬ зировать и объяснить имеющиеся факты и предсказать су¬ ществование новых, еще неизвестных. К факторам расплаты можно отнести ее сложность, количество необходимых посту¬ латов, объем работы, которую необходимо проделать для по¬ лучения практических результатов, отрицательные послед¬ ствия тех или иных открытий. Очевидно, что увеличение степени идеальности научной теории - это повышение ее объясняющей и предсказывающей способности при сниже¬ нии сложности, трудозатрат, негативных последствий. Пример. Первое доказательство теоремы Геделя занимало десятки стра¬ ниц, было сложным и малодоступным. Сегодня ее можно доказать на не¬ скольких страницах. Особо следует отметить такой фактор расплаты, как необходимость введения в научную теорию постулатов. Прак¬ тически всегда, когда науке удается избавиться от недо¬ казуемых допущений, осуществляется крупный шаг вперед в понимании природы. Пример. Важнейшее достижение теории относительности — отказ от понятия абсолютного пространства. Уменьшение количества произвольно вводимых положе¬ ний в науке соответствует древнему принципу, который с 242
XIV века является одним из главных для науки,- принципу «бритвы Оккама», гласящего, что «сущностей не следует умножать без необходимости» (Бернал Дж. Д. Наука в истории общества. М.: Издательство иностранной литера¬ туры, 1956). Таким образом, классический принцип Оккама является проявлением тенденции к увеличению степени идеальности научных теорий. Существует в науке и понятие, сходное с понятием идеаль¬ ного конечного результата в технике. Пример. Академик Н. Н. Моисеев (Математика ставит эксперимент. М.: Наука, 1979, с. 200) указывает, что «в исследовании операций существует понятие идеальной схемы или идеального решения — решения, не стеснен¬ ного никакими ограничениями». Идеализированные понятия используются в науке широ¬ ко: «идеальный газ», «абсолютно черное тело», «абсолютный вакуум» и т. п. С 30-х годов нашего столетия в работах физиков стали исследоваться закономерности развития различных систем, в особенности явлений их самоорганизации. В 1947 году И. Пригожин сформулировал принцип минимального производ¬ ства энтропии, согласно которому система строится так, чтобы ее энтропия (мера беспорядка, хаотичности) возрас¬ тала как можно медленнее. Если принять рост энтропии, энергетические потери как фактор расплаты за выполнение системой каких-то полезных функций, принцип Пригожина аналогичен повышению идеальности системы. На базе работ И. Пригожина и Л. Онсагера Н. Н. Моисеев с учетом опытных фактов сформулировал эмпирический прин¬ цип «минимума диссипации» (рассеяния энергии), распрос¬ транив его действие на развитие любых систем. Несмотря на то что для большинства систем этот принцип строго не доказан, тем не менее он «...достаточно правдоподобен и не противоречит экспериментальному материалу» (Моисеев Н. Н. Алгоритмы развития. М.: Наука, 1987, с. 56). Таким образом, оба принципа аналогичны принципу повышения идеальности и распространяются не только на технические, но и любые другие системы. Понятие, аналогичное факторам расплаты, сформулиро¬ вал академик А. М. Уголев в биологии, рассматривая эволю¬ цию жизни под техническим углом зрения. Он назвал «мета¬ болической стоимостью любой структуры или функции» энер¬ гетические, пластические и другие затраты на ее поддержа¬ ние, регулирование, а также связанные с ней побочные, вредные или ненужные эффекты. И показал, что в процессе биологической эволюции идет усиление, повышение эффек¬ тивности полезных для организма функций, но только до тех 16* 243
пор, пока прирост «пользы» больше прироста «стоимости» функций. Принцип эффективности А. М. Уголева (Естествен¬ ные технологии биологических систем, с. 253) также аналоги¬ чен принципу повышения идеальности в ТРИЗ. Увеличение степени идеальности в лингвистике можно представить как повышение информационной емкости языка, возможностей выразить мысли меньшим числом слов, уве¬ личением количества оттенков. В истории развития языка можно увидеть постоянное расширение его возможностей, увеличение количества слов и понятий, способных отражать все новые и новые стороны жизни, и вместе с тем - посто¬ янное его совершенствование, повышение компактности. Аналогично можно ввести понятие увеличения степени идеальности в искусстве. Произведения искусства несут в себе множество важных для человека полезных функций: просветительскую, воспитательную, гедонистическую (нас¬ лаждение), вовлечения в сотворчество и т. п. Все они про¬ являются через главную полезную функцию - выразитель¬ ность художественного произведения. А факторы расплаты - это художественные средства, обеспечивающие эту вырази¬ тельность. Вся история развития мирового искусства показы¬ вает, как постепенно, с остановками, возвратами, тупико¬ выми шагами, но неуклонно повышается его выразитель¬ ность при повышении лаконичности произведения. Сегодня имеется немало примеров, расширяющих сферы применения и других законов технических систем. Более того, как видно из приведенных выше примеров, законы развития, сформулированные для систем материальных (состоящих из веществ, полей, тех или иных операций), оказываются в немалой степени справедливыми и для семи¬ отических систем, состоящих из знаков, информации («семи¬ отика»- по-гречески «знак», «признак»). К таким системам относятся языки, в том числе язык произведений искусства, научные теории и сами законы развития. Отсюда вытекает гипотеза о подчинении законов развития технических систем своему собственному действию, то есть согласование системы происходит динамично, с переходом в надсиетему или на микроуровень; развертывание и свертывание происходит согласованно, динамично; система законов развития тех¬ нических систем ретикулярна и каждый закон действует на все остальные и подвергается их действию, что объясняет не¬ редкие пересечения в линиях действия законов. Эта гипотеза оказалась полезной при разработке системы законов и методологии прогнозирования. Имеются данные, ее подтверждающие, но окончательное доказательство этого, как и того, могут ли законы развития технических систем 244
претендовать на роль базы для создания универсальных законов развития любых систем,- дело будущего. ТРИЗ и патентоведение Юридическая защита прав изобретателей существует уже несколько столетий — первый патентный закон был принят в Англии в 1623 году. Расцвет патентного права на¬ ступил при капитализме - именно тогда сложилось понятие патента как юридического и экономического документа, за¬ щищающего права создателя нового. Основа патентного (изобретательского) права - понятие «изобретение». Оно многократно уточнялось. Критерии изобретения в разных странах, как правило, различны, но в одном все сходятся: изобретение — это результат творческого труда. Но как уста¬ новить патентному ведомству, был ли творческим труд созда¬ теля заявляемого решения? Совершенно ясно, что в этом случае невозможно опираться на свидетельства самих изо¬ бретателей, и не столько из-за возможных искажений истин¬ ного положения, сколько из-за того, что изобретатель, рабо¬ тающий методом проб и ошибок, решение находит в резуль¬ тате случайной, неконтролируемой сознанием ассоциации, так называемого озарения, которое невозможно предъявить экспертизе для установления истины. Остается одно - оценивать творческий характер по са¬ мому решению. В патентных законах разных стран суще¬ ствуют критерии, позволяющие установить творческий ха¬ рактер изобретения с той или иной степенью достоверности. Во многих странах (в том числе и у нас по новому изобре¬ тательскому законодательству) в качестве такого критерия принята неочевидность решения. К сожалению, подобные критерии недостаточно определены, допускают субъектив¬ ное толкование. Именно из-за этого экспертиза каждой заявки напоминает одновременно научное исследование и судебное разбирательство. Конечно, существует множество методических инструкций, разъяснений, правил, помогаю¬ щих снизить субъективность экспертизы. Главная сущность этих разъяснений— понятие об изобретении как о некотором качественном скачке, дающем новый, неожиданный резуль¬ тат. Сегодня с позиций ТРИЗ понятие изобретения можно уточнить. Ведь качественный скачок всегда результат раз¬ решения противоречия. Поэтому введение в патентоведение понятия изобретения как решения, разрешающего или устра¬ няющего противоречия, позволило бы существенно упростить 245
и сделать более обоснованной процедуру патентной экспер¬ тизы. Немаловажное значение для патентной экспертизы могло бы иметь и принятое в ТРИЗ деление изобретений по уровням. По действующему сегодня патентному законодательству одинаковыми правами и привилегиями обладают и автор мельчайшего изобретения (1 уровень) и автор пионерного (5 уровень) изобретения. Такое равенство в действитель¬ ности оборачивается огромным неравенством, так как ста¬ вит в невыгодное положение создателей крупных изобре¬ тений, ведь их изобретения внедряются долго, отдача от них может наступить через много лет... Таким образом, отсутствие градаций изобретений снижает престижность творчества высокого уровня, стимулирует создание изобре¬ тений низкого уровня, приводит к застою в развитии техни¬ ки - ведь на будущее работают только изобретения вы¬ сокого уровня. Еще одна проблема в патентоведении - создание систе¬ мы классификации изобретений, позволяющей с минималь¬ ными затратами времени находить нужные изобретения в многомиллионном патентном фонде. Сегодня более чем в 75 странах используется созданная в 60-х годах междуна¬ родная классификация изобретений (МКИ), при разработке которой были учтены оба исторически сложившихся альтер¬ нативных принципа построения национальных классифика¬ ций: отраслевой (по отраслям промышленности или областям человеческой деятельности, например «Транспортные сред¬ ства», «Медицина» и т. п.) и функциональный (по выпол¬ няемой функции, например «Разделение», «Смешивание» и т. п.). Каждые 5 лет МКИ пересматривается с учетом раз¬ вития техники (в настоящее время действует ее четвертая редакция, которая включает 8 разделов, 118 классов, 614 подклассов, 6 701 группу и 61 395 подгрупп). Специалисты по ТРИЗ, патентоведы В. Г. Березина и П. В. Мальцева в статье «Законы развития технических сис¬ тем - основа для совершенствования классификации изо¬ бретений» (В сб. тезисов конференции «Теория и практика обучения техническому творчеству». Челябинск, 1988) при¬ водят исследование МКИ с позиций законов развития тех¬ ники. Они установили, что в некоторых разделах, классах МКИ в порядке расположения рубрик довольно четко отра¬ жаются законы развития технических систем (повышение идеальности, переход на микроуровень, согласование и рас¬ согласование, повышение динамичности и т. д.) и предпо¬ ложили, что в принципе любой раздел МКИ может быть по¬ строен по единой схеме, отражающей законы развития: 246
Асинхронные электрические машины . согласование ..форм и размеров ...путем использования геометрических эффектов ИЛИ: Гидравлические машины объемного вытеснения . согласование .. форм и размеров ... путем использования геометрических эффектов Конечно, для создания и внедрения подобной классифи¬ кации потребуется немало времени, огромная работа по переклассификации существующих патентных фондов, и в первую очередь по убеждению специалистов-патентоведов в преимуществах такой классификации, что весьма проб¬ лематично в ближайшем будущем. Но такая классификация чрезвычайно упростила бы пользование патентными фон¬ дами и, что самое важное, приобрела бы прогностические возможности: непосредственно из ее стандартных рубрик вытекало бы знание, в каком направлении нужно развивать конкретную техническую систему. Развитие творческого воображения Методика решения изобретательских задач реализуется человеком, поэтому в ТРИЗ практически с самого начала обучения большое внимание уделялось не только «техниче¬ скому», но и «человеческому» направлению, в частности, вопросам борьбы с психологической инерцией, формирова¬ ния, стимулирования воображения. Развитое воображение - необходимое качество изобре¬ тателя. Вместе с тем работа с инженерами показала, что за редкими исключениями уровень воображения, способность к фантазированию у них очень низкие. В начале века фран¬ цузский психолог Т. Рибо показал, что воображение человека достигает максимума в возрасте примерно 17 лет, а затем падает. Сегодня из-за информационного взрыва этот макси¬ мум снизился и сдвинулся к 12- 14 годам. Таким образом, к моменту начала профессиональной деятельности инженер, как правило, уже не обладает воображением, необходимым для создания нового. Для форсирования воображения в курсе обучения изобре¬ тательству появился раздел развития творческого вообра¬ жения (РТВ), включающий набор упражнений, различных заданий на сообразительность, расшатывавших психологи¬ ческую инерцию, разрушающих стереотипы. Поначалу, когда ТРИЗ еще не обладала нынешней эффективностью, такие упражнения компенсировали ее слабые стороны, делали про¬ 247
цесс обучения живее, привлекательнее. Но по мере усиления ТРИЗ они пришли в противоречие с ней. Получалось, что наряду с тренировкой в овладении высокоорганизованным, целенаправленным «тризным» мышлением шла тренировка в переборе вариантов, которая, помогая слушателю на пер¬ вых порах обучения, довольно быстро становилась тормозом в формировании творческого мышления, мешала освоению ТРИЗ. Поэтому по мере развития ТРИЗ традиционные упражнения на смекалку заменялись упражнениями по це¬ ленаправленному использованию методов преодоления пси¬ хологической инерции, таких как избавление от терминов при формулировании задач, умение излагать сложные проблемы просто, так чтобы их мог понять школьник, использование метода «моделирование маленькими человечками» и т. п. Еще одним хорошим упражнением, помогающим избав¬ ляться от невидимых ограничений и барьеров в собственном сознании является «оператор РВС» (Размер, Время, Стои¬ мость), как он назывался в первых публикациях по ТРИЗ [2, 3] или, как чаще говорят теперь, «оператор числовой оси». Суть его в проведении серии мысленных эксперимен¬ тов, позволяющих «размыть» четкое представление о сис¬ теме, увидеть ее как бы в тумане - мягкой, нечеткой, изме¬ няемой. Что будет, если основные размеры системы увеличатся в 10, 100, тысячи раз? Если они уменьшатся? Если система будет работать в сотни раз быстрее или медленнее? При тем¬ пературе кипящей стали? На поверхности Солнца? В кос¬ мосе, при температуре абсолютного нуля? Прй сверхвысо¬ ком давлении? На планете, где не действуют привычные нам физические законы? Если системой будет управлять не человек, а...? К упражнениям необходимо относиться серьезно, уделять каждому достаточно много времени, особенно в начале обу¬ чения, когда еще нет привычки к такой необычной работе. Другим способом эффективной тренировки воображения является решение типично изобретательских задач на нетех¬ ническом материале с помощью аппарата ТРИЗ. В частно¬ сти, слушателям предлагались задачи, представляющие собой ту или иную фантастическую ситуацию, содержащую противоречие и требующую разрешения. Пример. Некий радиолюбитель постоянно возился со своим телевизором, что-то в нем меняя, совершенствуя и т. д. Однажды он увидел на экране изо¬ бражение терпящего бедствие самолета, чему особого значения не придал. Но через несколько дней эти же кадры показали в хронике последних ново¬ стей. Когда подобная история повторилась, изобретатель понял, что его те¬ левизор превратился в хроноскоп — прибор, показывающий будущие собы¬ тия. Обычно интервал между предсказанием и наступлением события состав- 248
лял 5—7 дней. События были разные: хорошие и плохие. Предупрежденные заранее люди пытались предотвратить плохие, но это никогда не удавалось: ведь если бы событие удалось предотвратить, то оно не должно было бы по¬ явиться на экране хроноскопа. Получается противоречие: событие должно произойти, чтобы быть показанным на экране хроноскопа, и не должно прои¬ зойти, чтобы никто не пострадал. И вот однажды изобретатель увидел, что через несколько дней должно произойти покушение на президента. Неужели ничего нельзя предпринять? Интересно, что эта ситуация, довольно часто используемая в фантасти¬ ке, до сих пор не имела удовлетворительного решения. ТРИЗ позволяет раз¬ решить это противоречие с помощью приема «копирование»: покушение ими¬ тируется в нужный момент. Тогда оно может быть показано по хроноскопу, но без отрицательных последствий. Другая важнейшая составляющая курса РТВ - изу¬ чение, оценка и самостоятельное придумывание научно-фан¬ тастических идей, сюжетов, рассказов. В ее основу положены исследования в области фантастики Г. Альтова. Им создан Регистр научно-фантастических идей и гипотез, ситуаций и художественных приемов, использованных в мировой фан¬ тастике. Объем Регистра - около 2000 машинописных стра¬ ниц. Он разбит на 13 классов: «Космос», «Земля», «Обще¬ ство», «Человек», «Роботы» и т. д. Классы включают под¬ классы. В классе «Космос», например, есть разделы «Кос¬ мические путешествия», «Пришельцы», «Контакты» и т. д., всего 92 подкласса, 668 групп, 2980 подгрупп. Анализ сведенных в Регистр идей позволил выявить опре¬ деленные закономерности, приемы генерации фантастиче¬ ских идей, которые оказались довольно близкими к типовым изобретательским приемам. На базе этих приемов была раз¬ работана морфологическая таблица их использования, по¬ лучившая название «фантограмма». По вертикали в таблице записаны основные особенности реального объекта: вещество (химический состав, физические свойства), подсистемы, над- система, энергетика, сфера обитания, способ перемещения, воспроизведение (изготовление), направление развития, цель существования; по горизонтали - основные приемы фан¬ тазирования: сделать наоборот, увеличение—уменьшение, ускорение—замедление, динамизация—статика, универсали¬ зация- ограничение, дробление—объединение, квантова¬ ние— непрерывность, внесение—вынесение, смещение во вре¬ мени, оживление, изменение связей, изменение законов при¬ роды. В каждой клетке таблицы может быть записан резуль¬ тат - измененная характеристика объекта, как правило, до фантастического состояния. Последовательное обраще¬ ние к разным клеткам таблицы позволяет получить очень интересные фантастические ситуации. Пример. Возьмем в качестве исходного реального объекта книгу. Вы¬ берем одну из ее характеристик, например, способ воспроизводства. Теперь 249
выберем прием, например, «сделать непрерывным». Как себе представить не¬ прерывное воспроизводство книги? Возможно, что это ситуация, когда автор постоянно переписывает -ее. Но в этом нет ничего фантастического. Внесем фантастический элемент: книга уже вышла, а автор желает что-то в ней из¬ менить. И вот по его воле в уже напечатанной книге исчезает один абзац и за¬ меняется другим. Еще один вариант: книга поступает к читателю в неокон¬ чательном виде. Каждая линия сюжета может развиваться в нескольких на¬ правлениях, по выбору читателя. Допустим, читатель сам решает, поехать ли д’Артаньяну за подвесками королевы в Лондон или нет. Соответственно, дальнейшие события могут принять совсем не тот оборот, что у Дюма. В принципе, при наличии персональных компьютеров такого рода «Динамиче¬ ская книга», являющаяся в какой-то мере развитием компьютерных игр, вполне реальна и может иметь воспитательное значение, не только увлекая читателя романтической дружбой и мужеством мушкетеров, но и показывая, что любые другие варианты — трусость, попытки «словчить», предатель¬ ство — являются гибельными. Помимо фантограммы существуют и другие способы ге¬ нерации фантастических идей, основанные на системном переходе (Альтов Г. Чтобы стать принцессой. В сб.: О ли¬ тературе для детей. М.: Детская литература, 1968). Изучение научной фантастики в курсе РТВ служит не только для активизации, создания управляемой фантазии человека, но и для развития навыков объективной оценки тех или иных явлений, предметов. На базе того же Регистра Г. Альтовым и П. Амнуэлем была разработана шкала оценки научно-фантастических произведений «Фантазия» (Инженер читает фантастику.— Техника и наука, 1983, № 8). Шкала включает 5 главных показателей, по которым читатели обы¬ чно оценивают научно-фантастическую идею, сюжет, произ¬ ведение: новизна, убедительность, человековедческая цен¬ ность, художественная ценность, а также субъективная оцен¬ ка, выставляемая читателем из собственных интуитивных ощущений. Каждый показатель оценивается в баллах, от од¬ ного (самый низкий балл) до четырех (самый высокий). На¬ пример, один балл за новизну выставляется, если использо¬ вана идея известная, а четыре — за совершенно новую идею, не имеющую прототипа даже в сказках и мифах. Самый низкий балл по человековедческой ценности выставляется чисто научной или технической идее, никак не затрагивающей человеческое общество, а самый высокий — за утопии или антиутопии — попытки мысленного построения общества но¬ вого типа. Низкая оценка по одному из показателей вполне может сочетаться с высокой по другому показателю. Напри¬ мер, чистая сказочность (а значит, низкая убедительность) рассказов Р. Бредбери, К. Саймака не отражается на высо¬ кой художественной ценности и, как правило, огромной человековедческой ценности рассказов этих писателей-фан- тастов. Полученные пять оценок в баллах перемножаются между 250
собой. Произведение определяет класс, в который попадает тот или иной сюжет, от первого (1 балл) до двадцатого (более 750 баллов). Работа со шкалой чрезвычайно полезна для изобретателя. Во-первых, каждый рассказ — своеобразное упражнение на фантазию; шкала стимулирует вдумчивое чтение. Во-вторых, каждая оценка идеи, сюжета — это микроисследование, ко¬ торое, повторенное многократно, способствует развитию системного, аналитического мышления. А курс РТВ в целом необходим для воспитания мощного управляемого творчес¬ кого воображения, без которого чрезвычайно трудно сов¬ местить строгость и точность при формулировании шагов АРИЗ по заданным правилам и свободное течение мысли при развитии полученных идей. Он не только обеспечивает форсирование генерации новых идей, но и снимает психоло¬ гические барьеры, из-за которых затрудняется восприятие новых оригинальных идей высокого творческого уровня, получаемых с помощью ТРИЗ. Формирование творческой личности По мере накопления опыта преподавания ТРИЗ стало заметно, что многие слушатели, активно воспринимавшие и хорошо усвоившие ТРИЗ, даже решившие в период обучения одну или несколько практических изобретательских задач, впоследствии переставали решать задачи, подавать заявки на изобретения, не предпринимали попыток внедрения своих идей. Сначала этот факт вызвал удивление — челове¬ ку дали инструмент решения творческих задач, фактически предоставили возможность заняться творческой деятельно¬ стью, а он этим не воспользовался. Почему? На этот вопрос ответ был получен в результате иссле¬ дования, проведенного Г. С. Альтшуллером и И. М. Верт- киным [9,27] с помощью методологии ТРИЗ. Первый этап работы заключался в анализе около тысячи биографий наиболее ярких творческих личностей в различных областях человеческой деятельности с целью выявления статистиче¬ ски достоверных общих черт, им присущих. Подобная ра¬ бота проводилась и ранее, но в результате выделялась обычно одна характеристика — талант (способности, за¬ чатки способностей). Действительно, талант — неотъемле¬ мая сторона творчества, вот только понятие это неопределен¬ ное, не раскрытое через составляющие. Более того, наличие таланта определяется обычно по результатам деятельности, постфактум, и в этом плане является синонимом творче¬ ства. Поэтому в новом исследовании была поставлена цель 251
найти качества, каждое из которых вполне определимо, может быть целенаправленно воспитано и которые в сумме составляют таинственный талант. Процесс решения задачи длится короткий срок — дни, недели, месяцы, не больше, и завершается получением и первоначальной проверкой новой идеи. Значительно дольше длится весь творческий цикл: выбор проблемы, решение составляющих проблему задач, внедрение. Такой цикл длит¬ ся годами, а иногда в течение полутора-двух десятилетий. На протяжении всего цикла от человека требуется не только умение решать задачи. Нужен комплекс качеств: наличие значительной, новой и общественно полезной цели; наличие пакета рабочих программ, регулярный контроль выполнения этих планов; высокая работоспособность (в выполнении планов); хорошая техника решения творческих задач, входящих в проблему; способность отстаивать свои цели, «умение держать удар»; результативность: частичные положительные результаты уже на пути к цели. Воспитать этот комплекс качеств намного труднее, чем научить решению задач. Хороший преподаватель может за 100—200 учебных часов научить решению задач 50—70% слушателей (теоретически даже 100%). Но если у того же преподавателя из 100 слушателей 1—2 сформируют ком¬ плекс качеств — это хорошо. Воспитание намного сложнее обучения. Одним из самых важных качеств творческой личности является наличие большой достойной цели. Характерно, что такая цель всегда лежит в начале новой 5-образной кривой развития технической или иной системы. Новое Дело предоставляет каждому широчайшее поле деятельности. Идеи находятся легко, и их гораздо больше, чем людей, же¬ лающих и способных их разработать. Мы привыкли считать людей, начавших новое Дело и приведших его к общему признанию, особенными, необыкновенными. В действитель¬ ности же начинают Дело обычные, мало кому известные на этом этапе люди. Обилие и легкость выдвижения идей — характеристика не столько человека, сколько первого этапа развития. Потом, на последующих этапах, когда исчерпаны ресурсы развития и новая идея — редкий гость и величай¬ шая ценность, возникают легенды о сверхгениальности тех, кто стоял у истоков Дела. Наличие большой цели определяет и многое остальное: в процессе работы по ее достижению вырабатывается уме¬ 252
ние планировать и контролировать свою работу, работоспо¬ собность; увлеченность делом помогает «держать удар». Творческая личность— не звание, которое дается чело¬ веку раз и навсегда, это процесс. Очень немногим удава¬ лось в течение жизни сохранить творческий режим. Разные причины выбивают человека из творческой «колеи»: болезни, сопротивление окружающих, внешних обстоятельств, но самый коварный враг творчества, как ни странно,— успех, достижение поставленной цели. Человек защитил диссерта¬ цию, стал признанным: специалистом, но тема исчерпана, творчество закончилось. Конечно, можно найти другую те¬ му, но как редко это делается. И человек превращается в функционера либо остается на старом месте и имитирует творческую работу. Чтобы этого не произошло, цель должна быть большой, чтобы хватило на всю жизнь. Вопросу сохра¬ нения творческой личности в борьбе с внешними обстоя¬ тельствами посвящен второй этап работы — создание жизненной стратегии творческой личности. Главная цель — оказать помощь творческой личности в «игре» с внешними и внутренними обстоятельствами. Внешние обстоятельства — сопротивление окружающей среды: материальной суб¬ станции самого человека (нужно зарабатывать на пропи¬ тание, это отнимает силы и время), ближнего (семья) и дальнего (общество) окружения и т. д. Внутренние обстоя¬ тельства — сопротивление самой проблемы, например воз¬ никновение необходимости в сборе и обработке большой статистики. Метод и план разработки — обычные для ТРИЗ. Изу¬ чение «патентного фонда»: биографий выдающихся рево¬ люционеров, ученых, изобретателей, писателей, художников и т. д. Анализ и выявление наиболее сильных ходов, которые сделал тот или иной человек. Анализ слабых ходов. Нако¬ нец, анализ действий внешних и внутренних обстоятельств. Составление на этой основе сводного алгоритма, обобщаю¬ щего опыт игры творческих личностей и позволяющего по возможности избегать ошибок. Игра в чем-то похожа на шахматы: ходы внешних обстоятельств против творческой личности, ответные ходы. Помимо основных ходов есть вспомогательные — усиливающие и упреждающие. Игра своеобразная: внешние обстоятельства могут делать каждый раз сколько угодно усиливающих ходов, человек может де¬ лать — если догадается! — упреждающие ходы, которые пригодятся в дальнейшем. Используя аналогию с шахматной игрой, можно ска¬ зать так: внешние обстоятельства сильны тем, что они имеют в запасе вагоны ферзей, и слабы тем, что до определен¬ 253
ного времени не видят личности в своем партнере, шаблон¬ но играя на миллионах досок; человек слаб тем, что без¬ заботно теряет время в начале игры, и силен тем, что мо¬ жет не сдаться, несмотря на двести объявленных ему матов... Игра условно разделена на дебют, миттельшпиль, энд¬ шпиль и постэндшпиль. Дебют состоит из двух частей. Пер¬ вая часть завершается окончательным выбором цели, вторая посвящена отражению молодежных соблазнов. Дебют имеет огромные скрытые резервы по совершению упреждающих ходов. Именно в дебюте есть время на тщательную подго¬ товку к проведению игры на достаточно высоком уровне, потом будет некогда. Миттельшпиль состоит из трех частей. В первой части результатов еще нет, ведется разработка, но движение к цели само по себе остроконфликтно. В начале второй части получены первые результаты, следуют попытки внедрения, игра обостряется. Администраторы стараются оттеснить творческую личность от полученных результатов. Казалось бы, игра проиграна (если творческая личность сохраняет монополию на полученные результаты, игра тоже проигра¬ на: в самом человеке администратор вытесняет творца). Но именно здесь творческая личность может совершить вер¬ нейший ход, перейдя к более общей (надсистемной) цели. Это ключевой момент третьей части миттельшпиля. Именно здесь изобретатель превращается в Изобретателя. Если движение к цели вызывало конфликты, то дви¬ жение к надцели проходит через сплошные и острейшие схватки. Ходы внешних обстоятельств становятся более злыми, хитрыми, изощренными. Человеку приходится не только преодолевать противодействие, но и уклоняться от «объятий» внешних обстоятельств. Одна их самых траги¬ ческих форм творческой смерти — превращение творца в Большого Начальника. Все воспринимают это как признание, победу, возможность жить и работать в хороших условиях... Но творчество — вне этого... В эндшпиле следует очередной переход в надсистему целей, первоначальная конкретная техническая задача, ставшая при первом надсистемном переходе научно-техни- ческой, теперь превращается в общечеловеческую. Изобре¬ татель превращается в Мыслителя. Внешние обстоятельства — очень опытный и коварный партнер. Значит, человек неизбежно проигрывает? Каждый шаг человека в игре — выигрыш, рост над со¬ бой, мгновение приобщения к жизни, исполненной высокого смысла (нет ничего более привлекательного, чем творческая жизнь). 254
В отличие от шахматной партии в «сводной игре» есть постэндшпиль (если, конечно, еще при жизни были сделаны, необходимые упреждающие ходы). Книги Жюля Верна вы¬ ходили и после его смерти (часть он написал при жизни «про запас», часть написал его сын). Может показаться, что нет смысла разбираться в отно¬ шениях одиночки с внешними обстоятельствам^ в конце XX века, когда, как всем известно, тон в научно-техническом прогрессе задают большие коллективы. Действительно, боль¬ шие коллективы являются определяющими, когда речь идет о разработке признанных идей. Стратегия же рассматри¬ вает судьбу новорожденных идей до их перехода в стадию, когда разработкой займутся большие коллективы. Большие коллективы — это и большая инерция. Следует помнить сло¬ ва академика В. И. Вернадского: «Вся наука доказывает на каждом шагу, что в конце концов постоянно бывает прав одинокий ученый, видящий то, что другие своевремен¬ но осознать и оценить были не в состоянии». Таким образом, стратегия затрагивает чрезвычайно важный этап в жизни новой идеи и ее создателя. Исследования в области жизненной стратегии творческой личности продолжаются: расширяется фонд изучаемых био¬ графий, более детальным становится анализ, становятся инструментальнее шаги деловой игры. В настоящее время разработаны сборник задач и упражнений по формирова¬ нию качеств творческой личности, другие методические мате¬ риалы для повышения эффективности занятий по этой теме. Появился и продолжает пополняться «темник» исследова¬ тельских работ в этой области. Закономерности развития коллективов От чего зависит лицо коллектива? Почему в одних царит дух творчества, взаимовыручки, увлеченности делом, а в других склоки и раздоры при весьма скромных трудовых успехах? Часто считают, что все зависит от руководителя или особого подбора людей: приходит в коллектив новый руководитель (энергичный, опытный) — и дело сдвигается с мертвой точки. К сожалению, известны и другие примеры, когда без конца меняют начальников, а все остается по-преж¬ нему. Многое зависит от людей, но не все. Есть и другие причины, закономерности, определяющие характер коллекти¬ ва. Где же их искать? Для выявления этих закономерностей Б. Л. Злотиным, А. В. Зусман и Л. А. Капланом было собрано большое ко¬ личество информации о развитии разных коллективов, су- 255
ществовавших в разные времена у разных народов, от малых и неформальных до самых крупных, в том числе произ¬ водственных и научных объединений, общественных, полити¬ ческих, религиозных и других организаций. Анализ собран¬ ной информации показал, что основные характеристики кол¬ лектива — моральные и деловые качества лидера и рядовых членов, результаты работы и способы их оценки,— словом, вся жизнь коллектива зависит от того, на каком из трех основных этапов развития 8-образной кривой находится Дело, для которого создан коллектив. Итак, новое Дело появилось. Как правило, трудами одно¬ го, в крайнем случае нескольких человек, сделавших откры¬ тие или крупное изобретение. Вокруг них постепенно со¬ бирается небольшой вначале коллектив энтузиастов. Что движет ими? Факторы развития на первом этапе, как прави¬ ло, сугубо личные: у одних — любознательность, желание принести пользу людям, у других — честолюбие, надежда на будущую карьеру, богатство и т. д. Но различие в дальних интересах не мешает людям работать вместе, потому что главное для всех — чтобы Дело пошло. А идет оно нелегко. Главное противоречие этапа: новое Дело объективно нужно обществу, но общество об этом не знает, энтузиастам не помогает. Это в лучшем случае, когда создается принципи¬ ально новая система, не затрагивающая ничьих интересов. Если же речь идет о замене или радикальном изменении уже существующей системы, вместо равнодушия приходится сталкиваться с сопротивлением существующего (как пра¬ вило, большого) коллектива, пытающегося «дожимать» ис¬ черпавшую возможности развития систему. Взаимоотноше¬ нию творческой личности и созданного ею коллектива с внеш¬ ними обстоятельствами посвящена Жизненная Стратегия творческой личности, о которой мы уже говорили. Лидер коллектива на этом этапе — творческая лич¬ ность, автор и главный разработчик идеи. Основная его черта — убежденность в важности нового Дела, увлекаю¬ щая других. Коллектив, как правило, молод, невелик, не имеет формальной структуры, чрезвычайно демократичен. Дисциплина сознательная, основанная на добровольном подчинении интересам Дела. Работа обычно ведется на общественных началах, плата за нее — моральное удовлет¬ ворение от причастности к Делу, радость творчества. Нет конкуренции, хотя есть соревнование, обмен информацией свободный. Большое значение придается моральным каче¬ ствам. Обстановка в коллективе сердечная, даже празднич¬ ная, многие находятся в личной дружбе. Коллектив первого этапа крайне заинтересован в привле¬ 256
чении новых людей в Делу. Это определяет профессио¬ нальный язык — простой, без сложной терминологии. В кол¬ лектив может прийти любой, конкурса нет, работы непоча¬ тый край, на всех хватает. Срок «ученичества» в новом Деле, когда еще не накоплено много специальной информа¬ ции, невелик. Постоянные трудности, с которыми сталки¬ вается коллектив, приводят к тому, что в коллективе не задерживаются люди корыстные, нечестные. Интересно, что некоторые «перековываются», принимают систему ценностей коллектива. Коллектив постоянно самоочищается, консоли¬ дируется. В конце первого этапа развития, когда информация о новом Деле распространяется достаточно широко и ста¬ новится ясно, что в недалеком будущем возможно признание Дела обществом, в коллектив начинают приходить дально¬ видные карьеристы, рассчитывающие на получение в буду¬ щем «дивидендов». Объективно это полезно для развития Дела, но служит залогом его «порчи» в дальнейшем на третьем этапе. Второй этап развития начинается, когда общество нако¬ нец осознает полезность нового Дела. Появляется новый мощный фактор — все возрастающая потребность общества в новой системе,— который приводит к «цепной реакции» раз¬ вития Дела. Факторы торможения на этом этапе опреде¬ ляются в основном трудностями быстрой мобилизации ресур¬ сов, подготовки людей. Развитие тормозится также из-за того, что многочисленные творческие задачи разного уровня решаются в основном с помощью МПИО. Но обычно эта трудность преодолевается за счет подключения к Делу все возрастающего количества человеческих ресурсов, то есть путем экстенсивного развития. Главное противоречие этапа: большинство мер, принимаемых для развития коллектива, способствуют ускорению развития Дела, но закладывают основы «порчи» коллектива в будущем. Это смена Лидера (вместо основателя Дела — творческий администратор), приобретение формальной структуры, ее постоянный рост и усложнение, появление административно-управленческого аппарата; снижение уровня демократии в коллективе; уста¬ новление высоких зарплат, других материальных благ, а также почестей (орденов, других наград), впрочем, пока вполне заслуженных. Все это изменяет моральный облик коллектива: на первый план выходят деловые качества, моральные отступают на задний план. Уходит пионерский дух. Возникает необходимость насильственного поддержания дисциплины. Усложняется профессиональный язык, он уже менее доступен неподготовленному человеку. Доступ в кол¬ 17 зак № 91188 257
лектив ограничивается: Дело становится престижным, есть возможность отбора по деловым качествам. О том, что начался третий этап — загиб 5-образной кривой, застой в Деле,— обычно мало кто догадывается, потому что на первый взгляд все идет самым лучшим об¬ разом: выпускается продукция, публикуются отчеты, вклады¬ вается все больше и больше средств, но постепенно рост отдачи начинает отставать от роста затрат. Фактор развития остался прежний — потребность общества, но появился но¬ вый фактор торможения — исчерпание ресурсов развития. Единственно правильным ходом на этом этапе является переход к развитию Дела на принципиально новом уровне (полная реорганизация либо расформирование коллектива и начало нового Дела), но он приходит в противоречие с интересами коллектива, который не хочет реорганизаций, переквалификации и других неприятностей переходного пе¬ риода. Происходит инверсия целей: главной задачей коллек¬ тива становится не развитие Дела, что в прежнем направле¬ нии просто невозможно, а самосохранение, саморазвитие. Главное противоречие третьего этапа: интересы данного кол¬ лектива и общества расходятся, причем цели общества прогрессивны (ему нужно развитие Дела), а коллектива — реакционны, он стремится затормозить опасное для себя развитие. В тех случаях, когда коллектив оказывается побе¬ дителем, развитие Деля замедляется или даже полностью останавливается, сменяется имитацией, псевдоразвитием. Вместо Дела «идет в рост» коллектив, в основном за счет воспомогательных подразделений. В псевдоразвитие вкла¬ дываются огромные средства, но в результате вместо Дела увеличивается количество бумаг, отчетности, появляется гигантомания — стремление к «проектам века». Необъявленная «война» коллектива против общества обостряется на протяжении всего третьего этапа. Коллектив старается навязать обществу то, что ему выгодно произво¬ дить, а не то, в чем оно нуждается. Он изо всех сил добивается монопольного положения, позволяющего усилить свой дик¬ тат. Коллективы, созданные для борьбы с тем или иным общественным злом, на третьем этапе с ним сращиваются, так как им невыгодна полная победа, после которой неиз¬ бежно последует ликвидация успешно поработавшего кол¬ лектива. А коллективы, созданные для оказания помощи обществу в том или ином вопросе, начинают бороться с теми, кому должны помогать. Инверсия целей приводит к инверсии власти в коллективе. Лидирующее положение захватывает административно¬ управленческий аппарат, подразделения, в чьих руках рас¬ 258
пределение благ и наказаний. Вместо отбора по деловым качествам идет отбор по анкетным данным, по управляемо¬ сти, личной преданности и т. д. Если на втором этапе ад¬ министраторы — выходцы из творческой среды, то на третьем их место занимают профессиональные бюрократы, постигшие хитрости системы. Авторитет их основан не на деловых качествах, а на положении в иерархии, степени близости к высокому начальству. . Критерий оценки качества работы аппарат формирует самостоятельно, что позволяет ему полностью оторваться от нужд и интересов руководимого коллектива, считаться толь¬ ко с мнением наверху, приводит к созданию внутренней круговой поруки, номенклатурной непотопляемости. Начинается ревизия законов, правил, действовавших на предыдущих этапах, замещение их различными подзакон¬ ными актами, инструкциями, по сути извращающими смысл законов. Инструкции множатся безостановочно и неконтро¬ лируемо, пытаются регламентировать все стороны жизни, вплоть до личных. Из-за недоступности этих инструкций для рядовых членов коллектива достигается всевластность руководящего аппарата, создающего и толкующего эти ин¬ струкции по своему усмотрению. На третьем этапе возникает разрыв между планирующи¬ ми, исполнительными и контролирующими органами, при¬ чем последние выходят на первый план. Контроль идет не по конечному результату, а по промежуточным, часто искусственно введенным показателям (так легче контролиро¬ вать). Полномочия по принятию конкретных решений деле¬ гируются вверх на одну-две ступени в иерархии, которая становится многоуровневой. Процедура принятия решений при этом усложняется. Создается иллюзия всемогущества аппарата («что прикажем — то и будет»). Дисциплина Дела сменяется дисциплиной поведения: можно сидеть на, работе и месяцами ничего не делать, но нельзя опоздать на пять минут. Разрабатываются все новые механизмы контроля и принуждения, и одновременно — пути их обхода. Демократия исчезает полностью, деятельность верхушки скрывается за завесой таинственности. При этом внешние атрибуты демократии остаются, но теперь это шир¬ ма, служащая прямо противоположной цели — укреплению бюрократической иерархии. В коллективах начинают дей¬ ствовать законы Паркинсона (Паркинсон С. Н. Закон Пар¬ кинсона. М.: Прогресс, 1989). Изменяются критерии оценки труда: теперь платят не за результат (его просто не может быть), а за отработанное время, затраченные ресурсы, запускается затратный меха- 259
низм. Отсюда и уравниловка для большинства, за исклю¬ чением номенклатурных работников, которые получают не за труд, а за положение в иерархии, от которого сущест¬ венно зависит размер получаемых дополнительных благ. Возникает огромный разрыв в реальных доходах обыкновен¬ ных работников и иерархической верхушки. В коллективе широко распространяется ложь: невыпол¬ нимые приказы сверху провоцируют липовые отчеты. Вместо искреннего убеждения в значимости Дела возникает ци¬ низм. Идеологические соображения ставятся выше здравого смысла, человечности. Из-за ограничения доступа к инфор¬ мации последняя превращается в «валюту», создается благо¬ приятная обстановка для «перекраивания» истории, создания зон, закрытых для критики. Из работы уходит творчество, что снижает чувство удов¬ летворения от работы, заставляет искать хобби, самоутвер¬ ждаться, компенсировать творческую неполноценность за счет унижения подчиненных, членов семьи, других завися¬ щих от человека людей. Неудовлетворенность в творчестве вызывает разочарование, желание уйти от неприятной дей¬ ствительности, отсюда рост алкоголизма, наркомании, других негативных явлений. Идет неуклонное снижение деловых качеств, уровня ком¬ петентности руководства (предпочтение отдается компетент¬ ности в бюрократических «играх»), превращение членов кол¬ лектива в «винтики» — ничего не решающих, разобщенных, узко специализированных. Личные интересы членов коллектива расходятся с об¬ щественными, что приводит к резкому ухудшению морального климата в коллективе, расцвету демагогии, цинизма. Из кол¬ лектива изгоняются те, кто пытается честно работать. От¬ сутствие общего Дела и стремление отвоевать для себя тепленькое местечко постоянно рождают внутренние склоки. Появляется кастовость, блат, в конечном итоге может возник¬ нуть мафия. Меняется профессиональный язык. Теперь его главная функция затруднить допуск в систему чужих, камуфляж отсутствия результатов. Приветствуется наукообразность, сложная терминология, увлечение математическими фор¬ мулами, не используемыми для расчетов и вообще ненуж¬ ными. Система полностью «загнулась», пришла в застойное со¬ стояние. Вред, наносимый ею обществу, значительно пре¬ восходит пользу от ее существования. Для дальнейшего раз¬ вития Дела необходима ликвидация или полная реоргани¬ зация данного коллектива. Но сделать это очень сложно — 260
у него могучие защитные силы и масса союзников среди ему подобных, а также бюрократы на самых разных уровнях иерархии. Анализ современного состояния по материалам прессы, другой литературы, различных источников информации по¬ казал, что подавляющее большинство коллективов находятся на третьем этапе, причем многие из них попали на третий этап преждевременно, не исчерпав ресурсов развития Дела. За редкими исключениями эти коллективы попали на третий этап в результате искусственной остановки развития со сто¬ роны. Причина этого явления кроется в том, что любой коллектив на правах подсистемы входит в надсистему более высокого уровня: завод—в объединение, объединение — в ведомство, ведомство — в общество и т. д. При этом над- система обладает возможностью (особенно эффективной в условиях административно-командного способа управления) влиять на состояние своих подсистем, согласуя их структуру, стиль работы с собственными. Так, застойная надсистема неустанно насаждает застой в подведомственных коллекти¬ вах, несмотря на то, что объективно ресурсы Дела позволяют им еще долго и успешно развиваться в рамках второго этапа. Почему это происходит — понять нетрудно: развиваю¬ щаяся система второго этапа — живой укор и пример, как нужно работать, сравнения с которым застойная надсистема выдержать не может. Анализ работы коллективов на тре¬ тьем этапе позволил выявить ряд эффективных приемов искусственного прекращения развития механизмов тормо¬ жения. У тормозящих сил надсистемы есть активный союзник внутри подведомственного коллектива — его административ¬ но-управленческий аппарат, сформировавшийся на втором этапе развития и заинтересованный в постоянном росте собственной значимости, власти, что реально достигается лишь на третьем этапе. При этом старания остановить раз¬ витие коллектива (сознательно или в результате заблужде¬ ния, непонимания ситуаци-и) преподносятся общественно¬ сти как меры по улучшению развития. Механизмы остановки развития можно условно разделить на психологические, экономические и организационные (на самом деле они неразрывны и представляют единый ком¬ плекс) . Психологическая установка. В обществе с древних времен культивируется уверенность в том, что именно общеприз¬ нанность, наличие сложной иерархической структуры, ста¬ бильность, «зрелость» Дела и коллектива, находящегося на третьем этапе, и есть нормальные, правильные условия 261
существования производства, науки, искусства и т. п. Кол¬ лектив третьего этапа окружен ореолом престижности, стремление к этому состоянию стимулируется. Экономические меры. Исключается заинтересованность коллектива и его членов в конечном результате своего тру¬ да— удовлетворении той или иной потребности' общества Вводится уравниловка для коллективов: изъятие прибыли сверх установленного, обычно низкого предела; передача средств отстающим коллективам, планирование «от дости¬ гнутого» и уравниловка индивидуальная; исключение или резкое снижение материальных стимулов до пренебрежимо малой величины с одновременным принижением (а порой и извращением) моральных стимулов. Работа коллектива и его членов нацеливается на выполнение многочисленных пла¬ новых показателей, не увязанных напрямую с конечным ре¬ зультатом. Организационные меры. Экономические методы управле¬ ния, характерные для второго этапа, заменяются на адми¬ нистративно-командные. Коллективу навязывается структу¬ ра, характерная для организации третьего этапа: непропор¬ ционально раздутая численность управленческого аппарата и вспомогательных служб, стандартное и незыблемое штатное расписание, единый режим планирования, учета и стимули¬ рования работы для творческих и нетворческих работников. Творческая работа осложняется бесчисленными отвлече¬ ниями, идет неуклонный перевод творческих работников в нетворческие. Вводятся искусственные ограничения на раз¬ витие Дела: лимитирование ресурсов, множество стандартов, часто не вполне обоснованных. Коллективу предоставляется монопольное положение, позволяющее ему выйти из-под контроля потребителя. Исследование коллективов, находящихся на третьем этапе, оставляет тягостное ощущение необычайной эффек¬ тивности механизмов торможения. На самом деле это не так. История человеческой цивилизации учит, что в конечном счете общественное, научное, техническое и т. п. развитие неостановимо, несмотря на то, что даже в самые прогрес¬ сивные эпохи существовали «островки», «зоны» застоя, го¬ товые затормозить общее движение. Тот факт, что развитие продолжается, показывает, что существуют способы борьбы с застоем, позволяющие в ко¬ нечном итоге победить его. А это означает, что механизмы антитор^ожения придумывать не нужно — их нужно выявлять, отбирать наиболее эффективные, проверенные временем. Примеров разрушения торможения и последовавшего за 262
этим резкого подъема немало и в развитии отдельных кол¬ лективов и народного хозяйства в целом. Это возрождение экономики в краткий период НЭПа в 20-е годы в нашей стране, колоссальный рост производства во время Великой Отечественной войны, рожденный не только патриотическим движением советского народа за Победу, но и снятием мно¬ гих ограничений мирного времени. Это и опыт лучших хо¬ зяйств: Ивановского станкостроительного объединения, Ще- кинского химкомбината, совхоза в Акчи, руководимого И. Худенко, появившихся в последнее время семейных и арендных хозяйств. Бытует мнение, что застойные явления характерны только для наших условий, а капиталистические фирмы застою не подвержены. Это не так. О застойных явлениях в амери¬ канских фирмах рассказывает журналист Дж. П. Райт в книге, написанной по материалам бесед с бывшим вице- президентом фирмы «Дженерал Моторе» Джоном де Лориа- ном [29]. Вместе с тем обращает на себя внимание процвета¬ ние небольшого числа американских и японских фирм, вы¬ работавших в процессе длительной борьбы за рост прибылей (а значит, и за развитие!) отдельные приемы антитормо¬ жения [30]. Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что главными приемами являются мероприятия, направлен¬ ные на разрушение механизмов торможения: слом админист¬ ративно-командной системы, переход к полному самоуправ¬ лению и самофинансированию, возвращение полномочий по принятию решений на их естественный уровень — туда, гДе возникает проблема, установление неразрывной связи полно¬ мочий и ответственности; разукрупнение предприятий и их подразделений до состояния, когда каждый член коллектива сможет увидеть личный вклад в общий конечный результат, создание простой и гибкой структуры коллектива, сочетаю¬ щей формальные и неформальные принципы организации, исключение возможности приобретения кем бы то ни было мо¬ нопольного положения; включение экономических стимулов развития, в том числе оплаты по конечному результату труда без искусственных ограничений, самостоятельность в распре¬ делении заработанных средств; постановка перед коллекти¬ вом большой общественно полезной цели, с которой увязаны личные цели и перспективы каждого члена коллектива, воз¬ вышение роли отдельного человека и престижности творче¬ ского труда. Избежать застоя помогает и постоянное закладывание резервов на будущее: отношение к реконструкции как к нор¬ мальному состоянию производства, создание резервных мощ¬ 263
ностей на случай необходимости быстрого реагирования на изменение экономической ситуации, а также широко рас¬ пространенная на Западе диверсификация — расширение номенклатуры выпускаемой продукции за счет захвата новых областей рынка. Исследование коллективов с целью выявления эффектив¬ ных и инструментальных мер борьбы с застоем продолжается. В частности, изучаются закономерности развития коллекти¬ вов на разных этапах, и некоторые из них во многом близки к закономерностям развития технических систем. Так, в про¬ цессе развития коллективов происходит повышение их иде¬ альности, развертывание и свертывание, согласование и рас¬ согласование, повышение динамичности и т. п. Практически каждый шаг в правильном (закономерном) направлении раз¬ вития оказывается эффективным средством предотвращения преждевременного «загиба». В тех же случаях, когда переход на третий этап вызван действительным исчерпанием ресурсов, необходимой мерой является срочный (а лучше заблаговременный) поиск новых решений и идей, позволяющих Делу выйти на новый цикл раз¬ вития. Для этого необходимо использовать современные ме¬ тоды изобретательства, в первую очередь ТРИЗ, ФСА. ТРИЗ и элементы творческой педагогики Как было показано выше, коллективы, находящиеся на разных этапах 5-кривой, предъявляют различные требования к своим членам. Фактически каждое общество формирует со¬ циальный заказ на воспитание людей определенного типа. Соответственно, на разных этапах развития действует своя педагогика. На первом этапе она в основном индивидуаль¬ ная, направлена на вовлечение человека в новое Дело, фор-, мирование у него Большой Цели, воспитание высоких нравст¬ венных и деловых качеств, в том числе умения решать твор¬ ческие задачи. Педагогика второго этапа акцентирует свое внимание на создании в человеке высокой информированнос¬ ти, работоспособности, активной исполнительности — дело¬ вых качеств. На третьем этапе главная цель педагогики — воспитание «винтиков» — пассивных исполнителей, что и от¬ личало нашу педагогику застойного периода. В докладе на июньском (1987 г.) Пленуме ЦК КПСС М. С. Горбачев сказал: «Нельзялтпешно двигаться вперед методом проб и ошибок. Это дорого обходится обществу. Ис¬ кусство политического руководства требует умения выявлять и эффективно разрешать противоречия». В цитате речь идет о политике, но аналогично обстоит дело и в любой другой 264
области человеческой деятельности. В период перестройки умение творчески мыслить,, владение технологией решения творческих задач и проблем становится необходимым качест¬ вом специалиста, во многом определяющим его способность приносить перестройке пользу. Не случайно февральский (1988 г.) Пленум ЦК КПСС главной целью преобразования школы назвал создание условий формирования у молодых людей творческой личности, вовлечение их в творчество. Важнейший шаг в направлении достижения поставлен¬ ной цели — воспитание творческого мышления, которое ха¬ рактеризуется диалектичностью, системностью, наличием управляемого воображения, эстетического восприятия науки и техники, уверенности в возможности решения проблемы. Диалектическое мышление предполагает умение видеть в развитии любых систем борьбу противоположных тенденций, пути разрешения противоречий, понимание необходимости и неизбежности качественных скачков в развитии, последова¬ тельной и закономерной смены различных систем, развития их в направлении повышения идеальности. Системное мышление — подход к любому объекту как к сложной системе, находящейся во взаимодействии с другими системами (системная иерархия) и «антисистемами» (выпол¬ няющими противоположные функции). Хорошо развитое и управляемое воображение необходи¬ мо, как уже говорилось, для успешной генерации и восприя¬ тия полученных идей. Как же воспитать эти необходимые качества? Сегодня пе¬ дагогика собирает в единое целое накопленный опыт творче¬ ского воспитания. Важной составляющей его является про¬ блемное обучение, основная идея которого заключается в том, что преподаватель в школе не просто объясняет учащимся тот или иной закон, формулу, а помогает им «открыть» их само¬ стоятельно (Матюшкин А. М. Теоретические вопросы про¬ блемного обучения. В сб.: Хрестоматия по психологии. М.: Просвещение, 1987). Педагоги-новаторы нашего времени объединились вокруг идеи воспитания и обучения на основе сотрудничества, перерастающего в сотворчество. Задачу внедрения творчества в ежедневную жизнь ребят выдвинул профессор И. П. Иванов [28]. Чрезвычайно интересен и опыт В. Ф. Шаталова по разработке и использованию в процессе обучения опорных сигналов, основанный на умении сверты- вать и развертывать информацию. По Шаталову понять ма¬ териал — значит свернуть информацию, превратив ее в прос¬ той и легко запоминаемый опорный сигнал, и затем (при необ¬ ходимости) развернуть ее до первоначального объема (Соло¬ вейчик С. Л. Вечная радость. М.: Педагогика, 1986). 265
За последние годы возникли и быстро расширяются связи между педагогикой и ТРИЗ, причем на взаимовыгодной ос¬ нове. ТРИЗ — наука о творчестве, поэтому обучение ее осно¬ вам невозможно без творческой педагогики. С другой сторо¬ ны, процесс теоретического осмысления опыта педагогов-но- ваторов с целью создания единой концепции новой школы, на наш взгляд, невозможен без ТРИЗ. Как, например, сегодня реализуется проблемное обуче¬ ние? Преподаватель задает наводящие вопросы, исходя из знания ответа. Ребята ищут его наугад, и поскольку общих правил поиска нового знания они не знают, им остается толь¬ ко перебор вариантов, в результате чего проблемное обучение легко может превратиться в обучение методу проб и ошибок. Отсюда неоднозначность результатов обучения: одни ребята пользуются перебором вариантов легко, другие — неумело, пропасть между сильными и слабыми учениками возрастает. Нелегко и учителю — к каждому занятию нужно составлять новые списки наводящих вопросов. Насколько лучше было бы иметь вопросы универсальные, работающие независимо от конкретного содержания темы, помогающие открывать новое даже в том случае, если и учитель не знает конечного ответа! Ведь именно так работает профессиональный специалист по ТРИЗ в режиме поиска, при решении сложных задач времен¬ ной рабочей группой. Большим подспорьем в проблемном обучении может послужить и методика решения исследова¬ тельских задач. Под новым углом зрения позволяет взглянуть ТРИЗ и на методику В. Ф. Шаталова, которого нередко обвиняли в том, что его методология способствует зубрежке и не воспитывает творчески. Это обвинение легко отвести — среди его бывших учеников немало творческих людей. Одна из причин его дос¬ тижений в том, что информация не может быть свернута про¬ извольно. Даже лист гофрокартона удобно складывается не в любом направлении, а по гофрам. Так и информация сво¬ рачивается в соответствии со скрытыми в ней закономернос¬ тями. Таким образом, обучая свертыванию, Шаталов одно¬ временно учит выявлению закономерности — очень важному элементу творческого мышления. Педагогика творчества не может быть реализована без обучения технологии решения творческих здач, поэтому ТРИЗ должна стать обязательным предметом в школе. Кро¬ ме того, элементы ТРИЗ эффективно работают и при препода¬ вании обычных школьных предметов. Несколько лет назад в одной из кишиневских школ был начат эксперимент по фа¬ культативному преподаванию физики с использованием эле¬ ментов ТРИЗ (в первую очередь использование физических 266
эффектов и явлений для решения изобретательских задач): вепольного анализа, метода «моделирование маленькими че¬ ловечками» и т. д. В результате ребята, решая изобретатель¬ ские задачи, гораздо лучше усваивали различные разделы физики, улучшилось понимание физических законов, снизи¬ лась, зубрежка [26]. Аналогичный опыт имеется и в других городах. Работа по созданию концепции творческой педагоги¬ ки на базе ТРИЗ — еще одно важное перспективное направ¬ ление развития. Обучение ТРИЗ Преподавание ТРИЗ в отличие от традиционных предме¬ тов обладает рядом особенностей. Связаны они с тем, что на¬ ряду с передачей слушателям определенных знаний идет пе¬ рестройка мышления, психологии, затрагиваются жизненные устои, создаются предпосылки к изменению последующей жизни в направлении увеличения доли творчества. Исторически сложилось чрезвычайное многообразие форм обучения ТРИЗ. Среди них можно выделить основные: разовые семинары, проводимые в разных городах приез¬ жими преподавателями. Объем обучения от 40 до 140 учебных часов (от одной до четырех недель с полным отрывом от про¬ изводства) ; постоянно действующие в течение учебного года семинары с отрывом от производства на один день в неделю объемом 140—220 учебных часов, проводимые местными преподава¬ телями на предприятиях либо при хозрасчетных организа¬ циях типа Домов техники или научно-технической пропа¬ ганды; вечерние или заочные народные университеты научно-тех¬ нического творчества, школы, факультеты технического твор¬ чества при институтах технического творчества и патентове¬ дения ВОИР. Объем курса от 100 до 240 учебных часов в те¬ чение, как правило, учебного года (в отдельных случаях обу¬ чение двухгодичное объемом до 480 учебных часов); семинары различного объема на патентных курсах (от 8 до 160 учебных часов) и в институтах повышения квалифи¬ кации специалистов в объеме 144 и более учебных часов; факультативные курсы в разного рода учебных заведени¬ ях: профтехучилищах и высших учебных заведениях объемом 40—60 учебных часов. Курсы обучения объемом свыше 100 учебных часов за¬ канчиваются, как правило, выпускной работой. Краткосрочные семинары с полным отрывом от производ¬ ства обладают рядом достоинств: обеспечивают интенсивную подготовку, сильное психологическое и эмоциональное воз- 267
действие на слушателей, хорошее восприятие материала за счет отключения от текущих дел. Вместе с тем за короткий срок слушателям часто не удается приобрести навыков само¬ стоятельной работы. Длительные семинары с занятиями раз в неделю позволяют постепенно подключить слушателей к самостоятельной работе, усвоение материала улучшается благодаря достаточному времени на его обдумывание, чтение дополнительной литературы, подбор хороших практических задач. К недостаткам такого обучения следует отнести сни¬ жение эффективности из-за постоянного отвлечения на теку¬ щие дела, медленнее идет втягивание в систему мышления ТРИЗ. В последние годы появилась и неплохо себя зарекомендо¬ вала новая очно-заочная форма обучения, совмещающая достоинства и свободная от многих недостатков, описанных выше.Дакое обучение включает не менее двух циклов (напри¬ мер, два двухнедельных). В перерыве между циклами слуша¬ теля работают по индивидуальным или групповым заданиям по заочному принципу. Обучение ТРИЗ преследует разные, в зависимости от предполагаемого объема занятий, цели: подготовка информи¬ рованного о ТРИЗ человека (начальная подготовка); под¬ готовка пользователей ТРИЗ; подготовка преподавателей ТРИЗ. Рассмотрим требования, которым должна удовлетво¬ рять каждая группа в результате обучения. Информированный о ТРИЗ человек — это тот, кто прослу¬ шал лекцию (цикл лекций) по ТРИЗ в объеме 2—10 учебных часов, либо прочитал одну из книг по ТРИЗ без серьезной проработки. Он должен понимать основные идеи ТРИЗ: прин¬ ципиальное отличие ТРИЗ от МПИО; закономерное развитие техники; противоречие как движущую силу развития и как признак изобретательской задачи; вред психологической инерции (при двухчасовой лекции эти требования могут вы¬ полняться лишь частично). В его распоряжении должны быть справка о ТРИЗ, одна или несколько книг. Подготовка пользователя-1 включает обучение объемом 20—60 учебных часов либо тщательную проработку (с реше¬ нием задач) последних книг по ТРИЗ [7, 10, 25]. Он должен представлять общую структуру ТРИЗ, уметь пользоваться отдельными инструментами ТРИЗ: приемами устранения технических противоречий, вепольным анализом, знать, как пользоваться стандартами на решение изобретательских за¬ дач. В его распоряжении дополнительно к указанным выше должны быть типовые приемы устранения технических про¬ тиворечий, стандарты, краткий указатель физических эффек¬ тов и явлений (приложения 1, 2, 4, 6). 268
Подготовка пользователя-2 включает обучение объемом не менее 120 учебных часов, самостоятельную проработку последних книг по ТРИЗ. Он должен владеть и практически применять все инструменты и информационный фонд ТРИЗ для решения производственных задач, иметь собственный специальный информационный фонд (ведет картотеку инте¬ ресных изобретений). Кроме того, пользователь-2 должен иметь общее представление о законах развития техники, прогнозировании, владеть практическими элементами ФСА, приемом обращения исследовательских задач, применять ме¬ тоды психологической активизации творчества, познакоми¬ ться с работами по качествам творческой личности и жизнен¬ ной стратегии творческой личности [9, 24]. В его распоряже¬ нии должны быть АРИЗ последней модификации, указатели физических, химических, геометрических эффектов, картоте¬ ка биографий творческих личностей, по возможности — жиз¬ ненная стратегия творческой личности. Подготовка преподавателя-1 осуществляется путем даль¬ нейшей подготовки пользователей на семинарах второго цикла обучения либо самостоятельной дополнительной подготовки и проведения нескольких курсов обучения объе¬ мом свыше 20 учебных часов. Преподаватель-1 должен проработать все последние книги по ТРИЗ [7—10, 22—27].’ Другой путь — проведение курса обучения объемом свыше 100 учебных часов в качестве преподавателя-стажера при более опытном преподавателе-2. Преподаватель-1, помимо упомянутого выше, должен ознакомиться с некоторыми эле¬ ментами педагогики и психологии, методами генерации науч¬ но-фантастических идей; уметь понятно и интересно изло¬ жить материал, привязать имеющуюся программу к тому или иному контингенту слушателей и объему курса обучения; уметь подбирать и готовить учебные задачи; знать историю развития ТРИЗ, понимать ее перспективы. Преподаватель-1 должен внутренне принимать жизненную стратегию творче¬ ской личности, воспитывать в себе соответствующие качест¬ ва, предпринимать попытки собственной исследовательской работы, пополнять фонд биографий творческих личноотей. В распоряжении его должны быть расширенная картотека биографий творческих личностей, полный текст жизненной стратегии, конспекты семинаров, методические разработки по решению тех или иных типов задач, материалы по законам развития техники, картотеки изобретений, собранные други¬ ми специалистами по ТРИЗ, шкала «Фантазия». Преподава¬ тель 1 должен потоянно Повышать свою квалификацию (не реже одного раза в два-три года), поддерживать связь с кол¬ легами, участвовать в проверке новых разработок по ТРИЗ. 269
Важнейший элемент в подготовке преподавателя-1 — самоподготовка, поэтапный рост квалификации. Направле¬ ние роста — решение большого количества задач (как поль¬ зователя), переход от преподавания отдельных элементов курса под контролем более опытного коллеги к преподаванию курса в целом. Преподаватель-2 — это, как правило, человек, занимаю¬ щийся ТРИЗ профессионально, основной метод подготовки — самоподготовка, включающая проработку всех книг по ТРИЗ, в том числе и ранних, а также других книг по пробле¬ мам обучения научно-техническому творчеству. Он должен изучить основные работы классиков материалистической диа¬ лектики; иметь представление о работах психологов и фило¬ софов, работающих в области методологии творчества, посто¬ янно читать литературу по истории науки и техники, в том числе следить за развитием какой-то конкретной области тех¬ ники, науки или искусства, изучать опыт работы других пре¬ подавателей ТРИЗ. Преподаватель-2 должен также уметь самостоятельно разработать программу (цикл программ) для обучения ТРИЗ, рассчитанную на любой контингент слушателей, иметь (широкий кругозор и постоянно его расширять, иметь основ¬ ную и, как правило, несколько дополнительных исследова¬ тельских тем в отдаленных друг от друга областях. Ему необ¬ ходимо знать основы сценического поведения, лекторской речи. Он должен вести самостоятельную исследовательскую работу в области развития творческой личности, необходи¬ мую в первую очередь для формирования собственной лично¬ сти, знать систему собственных целей. Процесс становления специалиста по ТРИЗ от простой информированности о ее существовании до специалиста выс¬ шей квалификации — преподавателя-2 постепенный, обычно идет по этапам подготовки (приведенным выше) и занимает от 3 до 5 лет. Причем необходимо понимать, что преподава¬ ние является необходимым моментом в подготовке. Поэтому на любом семинаре по ТРИЗ перед слушателями ставят цель—начать преподавание ТРИЗ (пусть в небольшом объеме) в любом месте — на своем предприятии, в школе. Это является обязательным моментом завершения обучения на том или ином этапе подготовки. Очень часто требование начать обучение вызывает у слу¬ шателей, только что прослушавших курс, опасения, справят¬ ся ли они с этим, не дискредитируют ли ТРИЗ из-за еще сла¬ бой квалификации. Многие считают, что отсутствие (по их мнению) особых данных (артистизма, эрудиции, педагоги¬ ческого таланта и т. п.) обрекает их на неудачу. Опасения 270
эти необоснованны* Опыт показал, что хорошим преподава¬ телем ТРИЗ может стать любой человек при одном условии: он должен быть убежден в полезности и необходимости своего дела. Именно эта убежденность обеспечивает добросовест¬ ную подготовку к занятиям, хороший контакт со слушателя¬ ми и соответственно успех дела. А опыт постепенно нараба¬ тывается и тем быстрее, чем интенсивнее преподавание. Наиболее трудной категорией слушателей являются, как правило, опытные, высококвалифицированные инженеры, имеющие изобретения, глубоко убежденные, что они люди творческие и не нуждаются в дополнительном обучении. В этом убеждении они укрепляются в первые дни занятий, ког¬ да преподаватель, ориентирующийся на самых слабых, дает относительно несложные задачи, которые опытные специали¬ сты легко решают перебором вариантов. Ситуация еще бо¬ лее обостряется, когда на обучение люди приходят не добро¬ вольно, а направленные более дальновидным руководством. Если такая аудитория «достается» начинающему преподава¬ телю, он должен проявить большой такт по отношению к слу¬ шателям. Наиболее подходящая при этом позиция информа¬ тора: «Вот есть такая теория, приглядитесь, возможно, она окажется вам полезной». Такой подход позволяет снять пси¬ хологические барьеры на начальной стадии обучения, втя¬ нуть слушателей в работу, не ущемляя чувство их собствен¬ ного достоинства. Начинающий преподаватель должен также понимать, что знакомство с ТРИЗ, овладение техникой решения задач тре¬ бует от слушателей большой и сложной работы, и им прихо¬ дится куда труднее, чем ему — преподавателю. Поэтому к слушателям нужно относиться в духе популярной сегодня пе¬ дагогики сотрудничества. Хорошим подспорьем для препода¬ вателя в этом отношении могут быть правила общения, ре¬ комендованные для руководителей ВРГ при проведении ФСА. Учитывая специфику преподавания.такого предмета, как ТРИЗ, необходимо стремиться к максимальному снижению психологических барьеров, воспитанию у слушателей уве¬ ренности в своих силах, в решаемости любых задач. Серьез¬ ные требования предъявляются к стилю проведения занятий, к отношениям преподавателя с аудиторией. Практика пока¬ зывает, что проведение занятий в обычной лекционной фор¬ ме, без обратной связи с аудиторией, как правило, оказывает¬ ся малопродуктивным. Большинство преподавателей ТРИЗ ведут занятия в простой разговорной манере, постоянно обра¬ щаясь к аудитории, вовлекая в работу всех слушателей, даже самых неактивных. В занятиях обязательно должен присут¬ ствовать элемент игры, состязания. 271
Одним из средств повышения эффективности запомина¬ ния материала, снятия напряжения является использование технических анектодов, забавных, любопытных историй и т. д. При этом необходимо, чтобы они не нарушали пристойности и никого из присутствующих лично не задевали. Истории дол¬ жны быть уместны, относиться к теме занятий, их нужно постоянно накапливать. Благоприятная эмоциональная атмосфера на занятиях позволяет увеличить нагрузку для слушателей без повыше¬ ния утомляемости. Часто проводятся семинары с отрывом от производств по 8 учебных часов в день, с большим перерывом (час-полтора) на обед и отдых. Поскольку восприятие в тече¬ ние дня при таком режиме меняется, необходимо точно рас¬ пределять материал по уровню сложности. Так, на последних парах не рекомендуется давать лекционный материал, лучше решать задачи, обсуждать материалы по формированию творческой личности. Напряженная программа занятий, обязательные домаш¬ ние задания делают очень трудной, а порой и невозможной работу с большими группами. Оптимальный размер группы 20—30 человек. С каждой группой целесообразно работать параллельно двум преподавателям. Смена преподавателей облегчает восприятие материала слушателями, кроме того, появляется возможность проверки домашних заданий не к следующему занятию, а в день сдачи, что резко повышает за¬ интересованность в их выполнении. Еще одно дополнительное преимущество заключается в том, что обеспечивается воз¬ можность введения новых преподавателей. Вести занятия вдвоем можно по-разному, например, с чет¬ ким разделением материала, когда один преподаватель по теме считается основным, а другой — дополняет; возможно и полное равноправие, в том числе и дискуссии между пре¬ подавателями по спорным вопросам — такой подход ожив¬ ляет обстановку, демонстрирует слушателям, что ТРИЗ — не догма. Как готовиться к занятиям? Лучший способ — подготов¬ ка подробных конспектов будущего занятая с обязательной записью первой и последней фразы. Но пользоваться ;этим конспектом непосредственно на занятиях ни в коем случае нельзя — возникает труднопреодолимое желание его зачиты¬ вать, что обязательно испортит лекцию. Гораздо лучше, на¬ писав конспект, составить по нему краткий план на листке малого формата (удобно на карточке-перфокарте). Отдельно должны быть подготовлены подробные записи условий з^- дач, которые будут предложены слушателям. В первое время чрезвычайно трудно рассчитать заранее 272
время, необходимое для изложения той или иной темы. Поэто¬ му рекомендуется первые лекции наговаривать на магнито¬ фон. Начинающие преподаватели часто сталкиваются с тем, что материал на занятии проговаривается быстрее, чем они рассчитывали.'Причина обычно в том, что они чувствуют себя перед аудиторией еще недостаточно уверенно, из-за этого больше говорят сами и меньше дают слово слушателям, опа¬ саясь неожиданных вопросов или незапланированных отве¬ тов. Со временем это проходит, а поначалу необходимо на каждую лекцию иметь запасной материал, особенно запасные задачи (бывает, что кто-то знал ответ на задачу заранее, выкрикнул его — и анализ уже невозможен...). При планировании очередного занятия необходимо обес¬ печить многоаспектный характер, чтобы было несколько сло¬ ев: технический,, человеческий, социальный... Эффективность обучения резко повышает использование различных наглядных пособий — плакатов, иллюстрирую¬ щих основные положения ТРИЗ, тексты задач и рисунки к ним, подробные разборы задач. Многие преподаватели ис¬ пользуют и нетехнический иллюстративный материал,-на¬ пример, репродукции представителей классической и совре¬ менной живописи. Там, где это возможно, в перерывах вклю¬ чают музыку. Овладение ТРИЗ невозможно без большой самостоятель¬ ной работы. Поэтому преподаватель должен добиваться обя¬ зательного выполнения домашних заданий: на каждом за¬ нятии слушатели получают не менее двух заданий. Одно из них сохраняется на протяжении всего курса — резюме про¬ шедшего занятия, включающее следующие разделы: краткий план-конспект занятия (не более страницы); формулировку цели каждого раздела занятия; что особенно понравилось, запомнилось и почему; вопросы, неясности, возражения; пре¬ дложения по улучшению организации и ведения занятий; субъективная оценка занятия по пятибалльной шкале. Опыт показал, что работа над резюме повышает эффек¬ тивность обучения благодаря, во-первых, обязательному пов¬ торению и упорядочению пройденного материала, во-вторых, появлению надежной обратной связи, в результате которой быстро разрешаются различные затруднения, возникающие у слушателей, не накапливаются возражения. Помимо еже¬ дневных могут быть резюме и за неделю (за месяц) заня¬ тий, по определенной теме. В качестве других домашних заданий слушателям пред¬ лагаются самостоятельное решение ученых изобретательских задач (а в конце курса и производственных), составление 18 зак. № 91188 273
рефератов по той или иной теме, подбор информации по изо¬ бретениям, чтение, оценка и придумывание фантастики и другие. Помимо домашних заданий слушателям предлагаются также аудиторные самостоятельные (контрольные) работы, в основном по решению задач. При выполнении разборов за¬ дач по АРИЗ (особенно в начале его освоения) преподавате¬ ли могут ходить между рядами, контролируя правильность хода решения. Время от времени полезно подводить проме¬ жуточные итоги разбора, после чего, выправив линию ана¬ лиза, слушатели снова продолжают работу. Важной формой самостоятельной работы является взаимное рецензирование. Преподаватель потом проверяет как сами работы, так и ре¬ цензии на них. Взаимное рецензирование чрезвычайно по¬ лезно, так как большинство слушателей гораздо лучше видят чужие ошибки, чем собственные. Даже одиночные лекции по ТРИЗ желательно сопровож¬ дать раздачей слушателям учебных материалов. Виды таких методических материалов определяются в соответствии с категорией подготовки (пользователей, преподавателей). Очень полезно во время обучения снабжать слушателей справками, содержащими краткий конспект занятий за неде¬ лю (месяц), которые готовит преподаватель. При разработке программ обучения необходимо исхо¬ дить из объема курса и подготовленности слушателей. В наи¬ более общем случае программа может включать следующие разделы: 1. Введение. 2. Диалектика, законы развития и история творчества в различных областях человеческой деятельности. 3. Методы психологической активизации творчества. 4. Инструменты ТРИЗ. 5. Информационный фонд изобретателя. 6. Развитие творческого воображения (РТЕ). 7. Основы ФСА. 8. Формирование творческой личности. 9. Преподавание ТРИЗ. Традиционная ошибка начинающих преподавателей — попытка втиснуть всю ТРИЗ в курс малого объема, расска¬ зать обо всем понемножку. Гораздо эффективнее строить программу так, чтобы даже при двадцатичасовом курсе слу¬ шатели хорошо познакомились с одним инструментом ТРИЗ (например, приемами устранения технических противоречий или вепрльным анализом), а об остальных разделах ТРИЗ получили общее представление. •Приведенная здесь программа лишь примерная. Каждый 274
преподаватель на базе имеющихся у него программ других преподавателей должен составить свою, учитывающую его собственные возможности, знания, лучшее владение тем или иным разделом курса. Остановимся на особенностях лреподавания разделов курса. Введение должно давать представление об истории воз¬ никновения и развития методов творчества, об основных раз¬ делах будущего обучения. С первого занятия и затем в тече¬ ние всего курса необходимо убедительно показывать не¬ совершенство, а также прямой ущерб который наносит МПИО. Примеры, подтверждающие необходимость и неиз¬ бежность ухода от МПИО, приведены в различных книгах по ТРИЗ.' Диалектика развития и история творчества включает в ка¬ честве главной составляющей курс законов развития тех¬ нических систем. У этого раздела две основные задачи. Пер¬ вая (практическая) — дать слушателям возможность самос¬ тоятельно использовать'закономерности при прогнозирова¬ нии, поиске и решении практических задач. Вторая (идео¬ логическая) — воспитание понимания единства и системнос¬ ти развития, его объективности и закономерности. На этот раздел ложится главная яагрузка в формировании диалек¬ тического и системного мышления. К сожалению, большинст¬ во инженеров после окончания высшего учебного заведения не имеет этих необходимых составляющих творческого мыш¬ ления, не понимает и не принимает идеи системности, непре¬ рывности развития. Для повышения эффективности раздела целесообразно показывать слушателям примеры развития не только в технике, но и в других областях человеческой деятельности: науке,- искусстве, социальных системах (кол¬ лективах), обращая внимание на общие моменты развития. Методы психологической активизации творчества как са¬ мое лучшее из того, что было создано на базе МПИО, должны быть представлены в курсе в достаточном объеме, чтобы слу¬ шатели сами могли убедиться в их слабой эффективности при решении сложных задач, но умели пользоваться в простых случаях. Инструменты ТРИЗ — важнейшая часть курса. В обуче¬ нии владению инструментами решения задач имеется немало специфических моментов, отличающих его от преподавания обычных учебных предметов и роднящих скорее со спортом. Здесь, как и в спорте, недостаточно изучить теорию — для выработки нужных навыков необходимы длительные трени¬ ровки, самостоятельное решение большого количества задач. Именно овладение техникой последовательного анализа за¬ 18’ 275
дач по АРИЗ, перехода от системы к подсистемам и в конеч ном счете к одному элементу или его микроскопической части¬ це, последовательное формулирование технических и физи¬ ческих противоречий больше всего дает для воспитания диа¬ лектического и системного мышления. Опыт многолетнего использования ТРИЗ многими специалистами свидетельству¬ ет о том, что со временем техника анализа может доводиться до подсознательного уровня, когда при знакомстве с задачей сразу видны скрытые противоречия и возможности совершен¬ ствования системы на разных уровнях. Большое значение имеют выбор задач и форма их подачи. Задачи должны быть из разных областей техники, позволять многократное возвращение к ним, демонстрировать различ¬ ные механизмы решения. Формулировки учебных задач должны быть тщательно отработаны для исключения возможности непонимания и связанных с этим ошибок в решении. При обучении групп по многочасовым (свыше 60 учебных часов) программам наряду с учебными задачами необходимо проводить и решение задач, предложенных слушателями. Решение практических задач слушателей — серьезное ис¬ пытание даже для опытных преподавателей, так как требует особого опыта. Для облегчения ситуации можно предложить следующие рекомендации: 1. Преподаватель никогда не должен обещать решить за¬ дачу. Правильная позиция такая: «Мы вместе посмотрим Ва¬ шу задачу с позиций ТРИЗ. Мы будем ее решать, но вовсе не должны ее решить, ибо в это понятие входит и конструктив¬ ная проработка идеи, и внедрение и т. д. Но мы можем с помо¬ щью ТРИЗ превратить нерешаемую по причине плохой поста¬ новки задачу в другую, которая даст при решении нужный эффект. И вообще мы ищем только идею решения. Это не сни¬ мает необходимости нормальной работы конструкторов, других специалистов». 2. Решение практических задач не должно нарушать нор¬ мального ритма и программы занятий, затеваться без соот¬ ветствующей подготовки. Задача должна «работать» на изу¬ чаемый материал. Для этого в начале занятий преподаватель может собрать у слушателей задачи, которые они хотели бы решить (изложенные письменно, подробно и без специальной терминологии). Затем преподаватель анализирует собранные задачи и определяет, в каком разделе курса удобнее их ис¬ пользовать. Решение задачи производится после изучения соответствующего раздела курса и разбора слушателями достаточного количества учебных задач на эту тему. 3. В процессе анализа задачи преподаватель должен пос- 276
тоянно помнить, что его цель — не столько решение конкрет¬ ной задачи, сколько обучение решению, а задача — всего лишь средство обучения. Поэтому необходимо’не! только ис¬ пользовать ТРИЗ, но и постоянно обосновывать свои дей¬ ствия с позиций ТРИЗ, показывать механизм своей работы. Ни в коем случае нельзя увлекаться получением результата, увязать в деталях решения. Необходимо менять подходы, привлекать разные инструменты и т. д. Решение практических задач убеждает слушателей в воз¬ можностях ТРИЗ гораздо сильнее, чем решение учебных за¬ дач, обеспечивает комплексное повторение материала, вклю¬ чает слушателей в процесс сотворчества, убеждает их в соб¬ ственных возможностях. Необходимо отметить, что это при¬ бавляет уверенности и преподавателю тем в большей степени, чем чаще он проводит такую работу. Рекомендации по выявлению и формулированию практи¬ ческих задач приведены в приложении 12. Информационный фонд изобретателя и принципы его фор¬ мирования также изучаются в течение всего курса. Все раз¬ делы ТРИЗ иллюстрируются специально подобранными при¬ мерами сильных изобретательских решений из разных облас¬ тей человеческой деятельности. Повышению информирован¬ ности слушателей об интересных физических, химических и других эффектах и явлениях, остроумных решениях способ¬ ствует подбор задач. Кроме этого, регулярно проводятся и специальные занятия, на которых слушателей знакомят с группой тех или иных физических эффектов, например, по использованию в изобретательстве электростатики, магнит¬ ных полей, акустики и т. д. Большую пользу приносят специалистам картотеки ин¬ тересных решений. ТРИЗ позволяет привести эти картотеки в единую систему, классифицированную по разделам ТРИЗ: законам развития, видам физических или технических проти¬ воречий, стандартам и т. д. Подбор 2—3 карточек по той щш иной теме можно включать в каждое домашнее задание при ^длительных циклах обучения. Это активизирует слушателей, заставляет их читать технические журналы, бюллетень изо¬ бретений и другую литературу. Для проведения занятий по развитию творческого вообра¬ жения преподаватель должен заранее подготовить 50—150 фантастических рассказов (обычно это вырезки из различных научно-популярных журналов), которые на каждом занятии раздаются слушателям для чтения. Время от времени слу¬ шатели получают задание не просто прочитать рассказ, но и оценить его по шкале «Фантазия». Рценки обсуждаются на занятиях, здесь же происходит поиск возможностей их улуч¬ 277
шения с помощью методов генерации фантастических идей (см. с. 250). Основы ФСА включают экономические и организацион¬ ные вопросы создания.и работы временных рабочих групп. Для полного овладения методологией СФА необходим опыт практической работы, охватывающий все аспекты дея¬ тельности специалистов по ФСА — начиная с вопросов орга¬ низации службы ФСА и кончая проведением конкретного ФСА по тому или иному изделию. Для приобретения необхо¬ димого опыта в кратчайшие сроки наиболее простым путем является проведение деловых игр. Для подготовки специалистов по ФСА могут быть исполь¬ зованы игры, ориентированные на отработку разных сторон деятельности по ФСА, например: деловая игра «Создание * службы ФСА предприятия», включающая разработку ролевых установок специалистов разных подразделений предприятия (начиная с его руковод¬ ства), различные варианты организации службы ФСА, под¬ готовку основных организационных и методических докумен¬ тов по ФСА, подбор специалистов во временные рабочие группы; деловая игра «Агитация и обучение», включающая вопро¬ сы подготовки общественного мнения к восприятию ,ФСА, разработки основных агитационных материалов, в том Числе информационных статей, заметок, обзорных лекций и сообще¬ ний, вопросы подбора специалистов для обучения, программы и методические разработки для преподавания ФСА; деловая игра «Проведение ФСА конкретного объекта», включающая подготовку основных документов по ФСА кон¬ кретного объекта, проведение учебной группой в достаточно большом объеме поисковой стадии ФСА по выбранному объекту с экспертизой полученных предложений и оформле¬ нием по результатам поискового этапа предложений ФСА, рационализаторских предложений и заявок на изобретения. Преподаватель, проводящий деловую игру по ФСА кон¬ кретного объекта, должен показывать слушателям на собст¬ венном примере механизм работы, объяснить, как получено решение, какие методы и приемы были использованы. Как правило, при проведений деловой игры он заранее знает боль¬ шинство решений, которые должны быть найдены, однако не должен сообщать эти решения группе. Участники игры ищут эти решения самостоятельно. Важно подключить к поиску максимальное число слушателей, используя как прямые воп¬ росы, обращенные персонально к тому или иному участнику, так и методы организацйи коллективной работы, например мозговой штурм. 278
Серьезные требования предъявляются и к выбору объекта для проведения деловой игры. Объект этот должен быть дос¬ таточно прост и хорошо известен всем участникам работы, чтобы не приходилось тратить время на ознакомление с ним. Он должен содержать сравнительно небольшое количество деталей, чтобы не слишком затягивалась работа по его ана¬ лизу. Размеры объекта должны быть сравнительно невелики, чтобы можно было рассматривать объект в натуре. Факти¬ чески всем этим требованиям отвечают простые устройства домашнего пользования, такие как утюг, кофемолка, миксер, разного рода замки и т. д. Примером проведения такой деловой игры может служить анализ бытовой мясорубки, приведенный в III главе. Количество часов, непосредственно отведенных на вопро¬ сы формирования творческой личности, в общем объеме кур¬ са относительно невелико. Они отводятся на ознакомление с картотекой биографий и жизненной стратегией творческой личности. Но сама тема проходит через все обучение. С био¬ графиями и результатами деятельности различных творче-' ских личностей слушатели знакомятся постоянно при изуче¬ нии истории науки и техники, фантастики й т. д. Каждое заня¬ тие должно работать на создание у слушателей убеждения, что творчество — самое достойное занятие человека, помо¬ гать им выработать у себя необходимые для творчества ка¬ чества. Анализ биографий тех или иных творческих личностей может предлагаться слушателям в виде отдельных домашних заданий. Вопросы преподавания ТРИЗ включают основы техники преподавания, элементы психологии общения и руководства малыми коллективами. При подготовке преподавателей необ¬ ходимо знакомить слушателей с современными методами обу¬ чения, передовой педагогической мыслью [28]. На занятиях по этой теме также могут быть использованы приведенные выше рекомендации.
Заключение Внедрение ТРИЗ в стране является уникальным опы¬ том несанкционированной сверху инициативы, удовлетво¬ ряющей насущную, хотя и не сформулированную официаль¬ но, потребность общества. Если бы эта потребность отсут¬ ствовала, никакие усилия горстки энтузиастов не смогли бы обеспечить развертывание работы по всей стране. Тем не менее период длительного застоя, пережитый нашей стра¬ ной в 70—80-е годы, когда ТРИЗ .оформилась как наука, снизил результаты, которые могли быть получены при ее использовании. Сегодня нет сомнений в необходимости ТРИЗ для всех категорий работников, ТРИЗ успешно осваивается школьниками, студентами и т. д. Что же ме¬ шало ее распространению? Главной причиной, безусловно, была (и еще не преодо¬ лена окончательно) незаинтересованность промышленности в целом и отдельных предприятий в частности во внедрении изобретений. Система планирования, материального поощре¬ ния и выплаты вознаграждения авторам изобретений при¬ водила к тому, что предприятие, первым внедрившее изо¬ бретение (и, следовательно, взявшее на себя серьезные трудности и проблемы, связанные с внедрением), чаще все¬ го оказывалось в невыгодном положении. Затянулся также период, в течение которого распро¬ странение ТРИЗ шлр только на общественном уровне, практически при отсутствии людей, занимающихся ТРИЗ профессионально, вне системы государственного обучения. О том^ насколько интенсивнее могла развиваться ТРИЗ при государственной поддержке, говорит факт ее быстрого распространения по городам страны в тот недолгий период, когда ЦС ВОИР поддержал это движение. В десятках го¬ родов открылись и окрепли новые школы, и остановить этот процесс уже оказалось невозможно, несмотря на то, что под¬ держка в скором времени сменилась негативным отноше¬ нием. В настоящее время отношение этой организации к ТРИЗ безразличное, как и Комитета по делам изобретений и открытий, хотя в последнем и созван отдел по обучению изобретательству. Внедрению ТРИЗ продолжают мешать и социально¬ психологические причины. Существует определенная катего¬ рия людей, убежденных в том, что научить творчеству не¬ возможно, что все определяется врожденными способностя¬ ми или в крайнем случае задатками, которце можно развить. Среди них те, кто считает, что этими способностями обделены и поэтому учиться бесполезно, и опытные изобретатели, 280
для которых очень важно ощущение собственной исключи¬ тельности. Последние иногда становятся врагами ТРИЗ, ли¬ шающей их «монополии» на талант. К ним порой примы¬ кают и некоторые приверженцы ТРИЗ, по тем или иным при¬ чинам отошедшие от активной деятельности. Еще одна группа недоброжелателей — люди, готовые признать эффективность ТРИЗ и отвергающие ее потому, что, как им кажется, она отнимает у человека радость твор¬ чества, превращая творческие задачи в рутинные (в основном это представители гуманитарной и научной интеллигенции). Такой опасности не существует. В истории человечества идет постоянное исключение тех или иных видов деятель¬ ности из числа творческих, но творчества стало не меньше, а больше. Так, в XIII веке огромных творческих усилий тре¬ бовало простое деление больших чисел (это было связано с использованием римских дифр). Введение арабских цифр с позиционной системой счисления позволило превратить деление в механическую операцию — и дало возможность дальнейшего развития математики. А создание системы алгебраической записи превратило высокое искусство реше¬ ния квадратных и кубических уравнений (в XV веке устраи¬ вались турниры: кто быстрее решит?) в банальную процеду¬ ру и открыло новые пути великой науке. Так происходит постоянное вытеснение творчества на все более высокий уровень. ТРИЗ — не исключение, она действительно пере¬ водит огромное количество творческих изобретательских задач в разряд стандартных, но она же и ставит новые... Кроме того, за долгие столетия человеческой цивилиза¬ ции для многих метод проб и ошибок и творчество стали синонимами. Без перебора вариантов, неудач и озарений для некоторых нет радости творчества. Но те, кто владеет ТРИЗ, знает, какое удовлетворение доставляет работа по вырабо¬ танным людьми правилам, сознание, что еще одна тайна природы стала достоянием человека. Интересно, что возражения против ТРИЗ эволюциониро¬ вали по мере ее развития. В начале, когда весь багаж ее заключался в группе изобретательских приемов, основное возражение сводилось к тому, что никаких приемов быть не может, что творчество должно быть абсолютно свободным и непредсказуемым. Когда появился АРИЗ, оппоненты ста¬ ли соглашаться с тем, что отдельные приемы лолезны, но «об алгоритме не может быть и речи!» Сегодня, когда ТРИЗ вк. ючает помимо приемов и алгоритма систему стандартов, законов развития технических систем, вепольный анализ и другие разделы, критики, принимая АРИЗ, категорически 281
Возражают против существования теории изобретательства. Можно предвидеть и будущие возражения: «Теория — мо¬ жет быть, но не наука!» К сожалению, нужно отметить, что в большинстве своем возражения против ТРИЗ идут со стороны людей, знакомых с ТРИЗ понаслышке, не проходивших обучение. И возражают они не по существу, а «из общих соображений», по принципу «этого не может быть, потому что... не может быть никогда» (потому что «творчеству нельзя учить...»). Можно ли считать ТРИЗ в ее сегодняшнем понимании наукой? Все зависит от того, что под наукой понимать. Если считать ею толъко систематизированную отрасль зна¬ ний с высоким уровнем формализации, как, например, в теоретической физике, то ТРИЗ — не наука. Но тогда нельзя считать науками и большинство гуманитарных дисциплин, многие разделы биологии и т. п. Если же принять определе¬ ние, по которому наука — это сфера человеческой деятель¬ ности, функцией которой является выработка и теорети¬ ческая систематизация объективных знаний о действитель¬ ности (Философский энциклопедический словарь. М: Со¬ ветская энциклопедия, 1983), то ТРИЗ этому определению соответствует. Кроме того, вопрос «наука или не наука» (или-или) в принципе метафизичен. Ни одна наука не воз¬ никла сразу в готовом виде. Определить миг рождения науки трудно, часто просто невозможно: количественные изменения суммируются, новое качество появляется неулови¬ мо — в течение какого-то отрезка времени. Но суть этого процесса в следующем: на смену суевериям, мифам, при¬ нимаемым на веру догматам, субъективным представле¬ ниям приходит научное исследование. Проверяются на прак¬ тике предположения, достоверными признаются лишь те результаты, которые могут быть воспроизведены, выявляют¬ ся объективные законы и т. д. В дальнейшем многие перво¬ начальные положения новой науки могут оказаться неточ¬ ными, даже ошибочными, но это не имеет значения для* факта ее появления. Типичный пример — переход от алхи¬ мии к научной химии. Даже самая ранняя химия XVIII века, наивная с сегодняшних позиций,— это уже наука. Инте¬ ресно, что термодинамика стала наукой, когда главным по¬ нятием в учении о теплоте оставался несуществующий «теплород», а такого фундаментального понятия, как «энтро¬ пия» просто не существовало. Лет через сто сегодняшняя химия тоже покажется наивной, но разве есть сомнения, что современная химия — наука?! В техническом творчестве долгое время господствовали «алхимические» представления (рудименты и сохранились 282
и поныне): творчество непознаваемо, процесс творчества неуправляем, учить творчеству нельзя и т. п. Вместо иссле¬ дования сущности явлений навешивались ярлыки: человек успешно решил задачу — назовем это интуицией, вот и все объяснение. Как и во всякой алхимии, существовала вера в счастливый сЛучай, теоретики вполне серьезно рассуждали о магии озарения и возможности решения задач во сне. Пред¬ полагалось, что все секреты творчества спрятаны в голове изобретателя. То, что сделано в ТРИЗ за последнее время (переход к пониманию объективности процесса развития техники, выявление законов развития, корнями уходящих в универсальные принципы диалёктики, разработка основ вепольного анализа и классификации изобретательских за¬ дач на его основе, создание системы стандартов, исполь¬ зующих информационный фонд) позволяет считать, что ее подход к развитию технических систем — достаточно точная наука. Это подтверждается и высокой степенью повтори¬ мости результатов: практически все слушатели, прослушав¬ шие курс обучения не менее 140 часов и выполнявшие все учебные задания, стабильно решают с помощью инструмен¬ тов ТРИЗ задачи высокой сложности, выходят на близкие решения, что практически невозможно при переборе вариан¬ тов. Тем не менее сегодня в ТРИЗ немало и эмпирических элементов. Это не страшно, ведь эмпиризм вытесняется стро¬ гостью не в один момент. Даже столетиями существующие науки содержат еще немало эмпирического. Конечно, ТРИЗ пока является наукой на начальном этапе своего пути. Но с учетом современных темпов развития лю¬ бой науки можно ожидать, что в считанные годы она выйдет и^\ «детства», -обзаведется развитой понятийной системой, свойственной любой зрелой науке. , Может возникнуть вопрос: а стоит ли спорить а том, является ли ТРИЗ наукой? Ведь независимо от того, наука она или совокупность эмпирических методов, ТРИЗ рабо¬ тает, позволяет успешно решать задачи. Так не все ли равно, какой ей присвоить «чин»? Разница есть. От того, как воспри¬ нимать ТРИЗ, зависит стратегия дальнейшего движения вперед в области технологии творчества. Именно поэтому, не дожидаясь официального признания в качестве новой, точной науки, ТРИЗ смело идет вперед, постепенно пере¬ растая в теорию развития творческой личности (направле¬ ние стратегии творческой личности), общую теорию сильно¬ го мышления (создание методологии решения творческих задач в нетехнических областях) и общую теорию развиуия систем. Может ли ТРИЗ сегодня (или в будущем) решать любые 283
задачи? Конечно, нет. Задача, как уже говорилось, может быть неправильно поставлена, оказаться просто ненужной. Но ТРИЗ может обеспечить возможность совершенствова¬ ния любой системы, как именно — зависит от конкретных обстоятельств. Если система находится на первом или втором этапе 5-кривой, то с помощью ТРИЗ должны быть сформу¬ лированы и решены задачи по дальнейшему развитию в рам¬ ках существующей конструктивной концепции, а если на третьем — путем замены «загнувшихся» подсистем или пере¬ хода к новому принципу действия. В данной книге ряд разделов изложен кратко, даже фрагментарно, это неизбежно — сегодня ТРИЗ невозможно полностью изложить в одной, пусть даже очень толстой, книге. Более того, необходимо предупредить читателя, что к тому времени, когда она будет прочитана, некоторая ее часть устареет: появятся более глубокие исследования за¬ конов развития, более эффективные инструменты решения задач, новый опыт их практического применения. Сегодня ТРИЗ миновала первый перегиб на своей 5-кривой, и ей предстоит этап бурного роста. Для того чтобы его не задер¬ живать на десятилетия, необходимо наконец перейти к под¬ держке новой науки, обеспечить оптимальное сочетание общественных, государственных и кооперативных форм внедрения; ввести преподавание ТРИЗ в школах, высших учебных заведениях, институтах повышения квалификации и т. д., объединить энтузиастов-разработчиков в научно- исследовательские организации, создать специальные изо¬ бретательские центры для решения наиболее актуальных задач в разных областях науки и техники; разработать и издать в достаточном количестве учебники и учебные по¬ собия, организовать подготовку квалифицированных препо¬ давателей. Именно тогда ТРИЗ станет эффективным под¬ спорьем тем политическим и экономическим реформам перестройки, которые призваны вывести нашу страну из застоя.
Приложения 1. ТИПОВЫЕ ПРИЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ 1. Принцип дробления: а) разделить объект на независимые части; б) выполнить объект разборным; в) увеличить степень дробления объекта. Пример. Светящиеся буквы и знаки для автострад изготавливали из газосветных стеклянных трубок. Потом было предложено делать их из множества стеклянных шариков, хорошо отражающих и рассеивающих свет фар, а потом — из мельчайшей стеклянной пыли, напыляемой по тра¬ фарету. 2. Принцип вынесения. Отделить от объекта мешающую часть (ме¬ шающее свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство). В отличие от предыдущего приема, состоящего в делении объекта на одинаковые части, здесь имеется в виду разделение объекта на разные части. Пример. Устройство для освещения открытых пространств, содержа¬ щее мощные световые источники и отражатель рассеивающего типа, в котором для упрощения конструкции световые источники расположены на освещаемой поверхности, а отражатель помещен на нижней поверхности аэростата (т. е. поднимают не все осветительное устройство, а только от¬ ражатель ). 3. Принцип местного качества: а) перейти от однородной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной; б) разные части объекта должны иметь (выполнять) различные фун¬ кции; в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы. Пример. Для уменьшения образования трещиноватых зерен рис перед сушкой разделяют по крупности на фракции, которые сушат раздельно с дифференцированными режимами. 4. Принцип асимметрии: а) перейти от симметричной формы объекта к асимметричной; б) если объект асимметричен, увеличить степень асимметрии. Примеры. Воронка для сыпучих материалов включает конусную часть и примыкающий к ней цилиндрический канал. Для увеличения пропускной способности воронки ось цилиндрического канала смещена относительно оси конусной части на расстояние 0,35—0,5 диаметра канала. Эксцентрично расположенная щетина на вращающейся щетке работает эффективней, а для того, чтобы щетка не прыгала по обрабатываемой поверхности, диск, несущий щетину, тоже сделан эксцентрично, но со сме¬ щением в противоположную сторону. 5. Принцип объединения: а) объединить однородные или предназначенные для смежных опера¬ ций объекты; б) объединить во времени однородные или смежные операции. Примеры. Бульдозер из двух тракторов. Отвал расположен между ведущим передним и ведомым задним тракторами. Управление осуществляет один тракторист из ведущего трактора. Семена плодовых деревьев сажают по три в каждую ямку так чтобы стебельки вышли пучком. Через два месяца после прорастания из каждой 285
тройки оставляют лучший, а остальные обрезают. А корневые системы, оказавшиеся без наземной части, соединяют с оставленными проростками. Получая от корней утроенное количество воды и питательных веществ, са¬ женец растет очень быстро. 6. Принцип универсальности. Объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах. Пример. Обычно перед операцией травления детали машин обезжи¬ ривают, на что уходит время. Изобретен раствор, выполняющий обе опе¬ рации одновременно 7. Принцип «матрёшки»: а) один объект размещен внутри другого, который, в свою очередь, на¬ ходится внутри третьего, и т. д.; б) олин объект проходит сквозь полости в другом объекте. Примеры. При заправке автомобилей бензином часть его испаряется. Для предотвращения потерь американские инженеры предложили исполь¬ зовать спаренный коаксиальный шланг: внутренний подает бензин, наруж¬ ный отсасывает пары. С целью уменьшения габаритов двигателя и повышения его КПД пред¬ ложено гребные винты устанавливать так, чтобы лопасти одного вращались между лопастями другого. 8. Принцип антивеса: а) компенсировать вес объекта соединением с другим, обладающим подъемной силой; б) компенсировать вес объекта взаимодействием со средой (за счет аэро- и гидродинамических сил). Пример. Опоры тяжело нагруженных конвейерных лент часто выходят из строя. Этого можно избежать, если ленты устанавливать на поплавки, помещенные в резервуары с жидкостью. 9. Принцип предварительного антидействия. а) заранее придать объекту напряжения, противоположные недопусти¬ мым или нежелательным рабочим напряжениям; б) если по условиям задачи необходимо совершить какое-то действие, надо заранее совершить антидействие. Примеры. Стальная пружина будет прочнее, если заготовку предвари¬ тельно растянуть, скрутить, снова растянуть и лишь после того навить. Для предотвращения возникновения вибраций при резании металла чашечный резец предварительно нагружают усилиями, близкими по вели¬ чине и направленными противоположно усилиям, возникающим в процессе резания. 10. Принцип предварительного действия: а) заранее выполнить требуемое действие (полностью или хотя бы частично); б) заранее расставить объекты так, чтобы они могли вступить в дей¬ ствие без затрат времени на доставку и с наиболее удобного места. Пример. Чтобы быстро определить фирму, выпустившую взрывчатое вещество, в США предложили использовать метки из ферромагнитных ма¬ териалов. Состав меток отличается по температуре достижения точки Кюри. Теперь после взрыва легко можно определить, откуда взята взрыв¬ чатка. 11. Принцип «заранее подложенной подушки». Компенсировать от¬ носительно невысокую надежность объекта заранее подготовленными аварийными средствами. Примеры. Чтобы замерзшая вода не разорвала каток, предложено в емкость предварительно поместить на стержне цилиндрик из эластичного пеноматериала с ячейками, заполненными газом. Объем газа должен быть больше прироста объема воды при ее замерзании. Таблетку снотворного окружают сначала слоем вещества, замедляю¬ 286
щего растворение, а затем слоем рвотного средства. Если проглотить много таких таблеток, количество рвотного средства достигнет критической массы и таблетки будут выброшены из желцдка. Система защиты от воровства содержит фальшивую пачку денег, вну¬ три которой помещается заряд вещества для лишения вора подвижности и указания его местоположения. 12. Принцип эквипотенциальности. Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект. Пример. Одна из заповедей горных туристов — камни, бугорки лучше обходить или перешагивать, чем подниматься на них. 13. Принцип «наоборот»: а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обрат¬ ное действие; б) сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвиж¬ ной, а неподвижную — движущейся; в) перевернуть объект «вверх ногами», вывернуть его. Примеры. При чистовой обработке резьбовых поверхностей предложе¬ но начинать обработку резцом у дна впадины и с каждым проходом пере¬ мещать резец к вершине. Вместо горячего клеймения животных предложено холодное при помо¬ щи инструмента, охлажденного жидким азотом. Оно почти безболезненно для животного. 14. Принцип сфероидальности: а) перейти от прямолинейных частей к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от частей, выполненных в виде куба и па¬ раллелепипеда, к шаровым конструкциям; б) использовать ролики, шарики, спирали; в) перейти от прямолинейного движения к вращательному, использо¬ вать центробежную силу. Примеры. Для более удобного техобслуживания автомобилей взамен конвейерной линии, вытянутой в нитку, изобретена карусель. Для обеспечения возможности перемещения транспортного средс, в любом направлении предложено колесо в форме шара. 15. Принцип динамичности: а) характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы; б) разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга; в) если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, пере¬ мещающимся. Примеры. Изобретен бульдозерный отвал в виде упругой ленты, которая изменяет свою форму, приспосабливаясь к различным условиям эксплуатации. Предложена конструкция автомобиля, кабина которого при проезде под низким мостом опускается. 16. Принцип частичного или избыточного действия. Если трудно по¬ лучить 100% требуемого эффекта, надо получить чуть меньше или чуть больше — задача при этом существенно упростится. Примеры. Способ борьбы с градом, основанный на кристаллизации с помощью реагента (например, йодистого серебра) градового облака, в ко¬ тором для резкого сокращения расхода реагента осуществляют кристалли¬ зацию не всего объекта, а крупнокапельной (локальной) его части. Способ плазменно-дуговой резки металлов, в котором для резки «с гарантией» дугу включают на полную (избыточную) мощность. 17. Принцип перехода в другое измерение: а) трудности, связанные с движением (или размещением) объекта по линии, устраняются, если объект приобретает возможность переме¬ 287
щаТься в двух измерениях (т. е. на плоскости). Соответственно, задачи, связанные с движением (или размещением) объектов в одной плоскости, устраняются при переходе к пространству в трех измерениях; б) использовать многоэтажную компоновку объектов вместо одно¬ этажной; в) наклонить объект или положить его «на бок»; г) использовать обратную сторону данной площади; д) использовать оптические потоки, падающие на соседнюю площадь или на обратную сторону имеющейся площади. Примеры. Изобретена двухэтажная пила, у которой нижние зубья разведены больше верхних. Такая пила очень чисто режет волокнистые материалы. Свойства магнитных сердечников можно значительно улучшить, если сердечник изготовлен из ферромагнитной ленты и намотан в форме ленты Мёбиуса. 18. Использование механических колебаний: а) привести объект в колебательное движение; б) если такое движение уже совершается, увеличить его частоту (вплоть до ультразвуковой); в) использовать резонансную частоту; г) применить вместо механических вибраторов пьезовибраторы; д) использовать ультразвуковые колебания в сочетании с электро¬ магнитными полями. Пример. Создан вибрационный насос для перекачки жидкостей. Воз¬ буждая дополнительно в жидкости колебания ультразвуковой частоты, снижают межмолекулярное -сцепление в потоке и трение жидкости о со¬ прикасающуюся поверхность. Скорость перекачки возрастает. 19. Принцип периодического действия: а) перейти от непрерывного действия к периодическому (импульс¬ ному) ; б) если действие уже осуществляется периодически, изменить периодич¬ ность; в) использовать паузы между импульсами для другого действия. Примеры. Процесс очистки электрических фильтров можно автома¬ тизировать. Для этого необходимо на электроды фильтра подавать не постоянное, а периодически меняющееся высокое напряжение. Слой пыли при этом не задерживается, а падает под собственным весом. Способ стимулирования роста растений, при котором на растения воз¬ действуют взаимно перпендикулярными импульсными воздушными пото¬ ками, подаваемыми поочередно в диаметрально противоположных направ¬ лениях. 20. Принцип непрерывности полезного действия: а) вести работу непрерывно (все части объекта должны все время работать с полной нагрузкой); б) устранить холостые и промежуточные ходы. Примеры. Пила, использующая для распиловки бревен как прямое, так и обратное движение лесопильной рамы. Разработан плуг, на раме которого установлены левосторонний и правосторонний отвалы. Пропахав ряд, нажал кнопку — рама поверну¬ лась, и двигайся обратно, паши новый ряд, земля отваливается в нуж¬ ную сторону. 21. Принцип проскока. Вести процесс или отдельные его этапы (например, вредные или опасные) на большой скорости. Пример. При повышении скорости охлаждения металла при литье или термообработке повышается его твердость, но одновременно вырастает хрупкость. При очень быстром охлаждении в металле не успевает появить¬ ся кристаллическая структура, возникает так называемое металлическое стекло, отличающееся очень высокими качествами и совсем не хрупкое. 288
22. Принцип «обратить вред в пользу»: а) использовать вредные факторы (в частности, вредное воздействие среды) для получения положительного эффекта; б) устранить вредный фактор за счет сложения с другими вредными факторами; в) усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть вредным. Пример. Способ очистки отходящих газов от кислых компонентов пу¬ тем абсорбции щелочными сточными водами гидрошлака — золоудалений тепловых электростанций. 23. Принцип обратной связи: а) ввести обратную связь; б) если обратная связь есть, изменить ее. Пример. Для получения точных размеров листа при прокатке уста¬ новлен датчик обратной связи. По мере изменения размера подходящего к валкам листа датчик принимает сигнал об изменении величины интен¬ сивности излучения и дает команду электронной пушке. Чем толще ме¬ талл, тем медленнее перемещается электронная пушка и тем сильнее про¬ гревается металл. 24. Принцип «посредника»: а) использовать промежуточный объект, переносящий или передаю¬ щий действие; б) на время присоединить к объекту другой (легкоудаляемый) объект. Примеры. Соединение разнородных металлов, например меди и алю¬ миния, осуществляют, используя промежуточные прокладки, хорошо свари¬ ваемые между собой и с данными металлами. Способ нанесения летучего ингибитора атмосферной коррозии на по¬ верхности деталей путем их обдувки нагретым воздухом, насыщенным па¬ рами ингибитора. 25. Принцип самообслуживания: а) объект должен сам себя обслуживать, выполняя вспомогательные и ремонтные операции; б) использовать отходы (энергии, вещества). Пример. При изготовлении древесноволокнистых плит отработанную воду подвергают радиационно-химической очистке, воду возвращают в цикл, а осадок вводят в древесноволокнистую массу. 26. Принцип копирования: а) вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии; б) заменить объект или систему объектов их оптическими копиями (изображениями). Использовать при этом изменение масштаба (увели¬ чить или уменьшить копии). в) если используются видимые оптические копии, перейти к копиям инфракрасным или ультрафиолетовым. Примеры. Изобретено устройство, которое позволяет точно определить расположение болезненного очага в организме. Оно состоит из системы ли¬ неек, на которые нанесены рентгеноконтрастные вещества. При просвечи¬ вании пациента деления четко видны на экране. С целью экономии дефицитной сварочной проволоки для обучения сварщика предложено использовать экструдер. Ученик выжимает окрашен¬ ное вещество (как пасту из тюбика) и выводит на картоне швы. 27. Дешевая недолговечность взамен дорогой долговечности. Заменить дорогой объект набором дешевых объектов, поступившись при этом неко¬ торыми качествами (например, долговечностью). Примеры. Изобретен барьер для ограждения опасных участков до¬ рог, который, разрушаясь, спасает столкнувшийся с ним автомобиль. Одна из балок барьера сделана легко деформируемой, она и гасит энергию соударения. 19 зак № 91188 289
Мобильное дорожное полотно прокладывается по болотам и другим труднопроходимым местам для наведения временных путей сообщения. Временная дорога, расстилаемая за несколько минут, достаточно крепка, чтобы по ней прошли грузовики. 28. Замена механической схемы: а) заменить механическую схему оптической, акустической или «за- паховой»; б) использовать электрические, магнитные или электромагнитные по¬ ля для взаимодействия с объектом; в) перейти от неподвижных полей к движущимся, от фиксирован¬ ных к меняющимся во времени, от неструктурных к имеющим определенную структуру; г) использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами. Примеры. Изобретен сигнализатор засоренности фильтра, в случае неблагополучия испускающий резкий запах. Для точного и экономного расхода семян изобретено магнитное вы¬ сеивающее устройство. Предварительно семена нужно превратить в драже с ферромагнитной оболочкой. Если на поверхности шлифовального круга и на детали создать оди¬ наковые по знаку и по величине электрические потенциалы, то шлифоваль¬ ный круг не будет засаливаться. 29. Использование пневмо- и гидроконструкций. Вместо твердых час¬ тей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидрона- полняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные. Примеры. Стальную трубу массой в несколько тонн трудно перемещать в раскаленной печной атмосфере. Предложено в печи устанавливать сопла для создания мощных воздушных потоков. Труба парит на воздушной подушке. Изобретен способ фиксирования нефтяного пятна на водной поверх¬ ности с помощью воздушного барьера. Место разгрузки танкера окружают перфорированными трубами (резиновыми), погруженными в воду. Ком¬ прессор нагнетает воздух. Пузырьки при тихой погоде удерживают до 800 м3 нефти. 30. Использование гибких оболочек и тонких пленок: а) вместо обычных конструкций использовать гибкие оболочки и тон¬ кие пленки; б) изолировать объект от внешней среды с помощью гибких оболочек и тонких пленок. Пример. Электронагреватель выполнен в виде теплопроводящей пленки, нанесенной на поверхность изоляционной трубки, помещенной в зеркальный рефлектор в вакууме. 31. Применение пористых материалов: а) выполнить объект пористым или использовать дополнительные по¬ ристые элементы (вставки, покрытия и т. д.); б) если объект уже выполнен пористым, заполнить поры каким-то веществом. Пример. Способ пайки изделий, в котором подъем припоя создают с помощью капиллярных сил, возникающих при погружении в ванну пакета металлических сеток с уложенными на них изделиями. 32. Принцип изменения окраски: а) изменить окраску объекта или внешней среды; б) изменить степень прозрачности объекта или внешней среды. Пример. В солнечный день нелегко разглядеть сигнал светофора. Предложено перед фонарем светофора поставить пару стекол с пленкой жидких кристаллов между ними и двумя электродами. Жидкие кристаллы не пропускают свет и выглядят как матовая черная поверхность при поту¬ шенной лампе. Если лампа загорается, то электрическое поле переориен¬ тирует молекулы кристаллов и заслонка становится прозрачной. 290
33. Принцип однородности. Объекты, взаимодействующие с данным объектом, должны быть сделаны из того же материала (или близкого ему по свойствам). Примеры. Для смазывания охлаждаемого подшипника скольжения в качестве смазывающего вещества берут тот же материал, что и материал вкладыша подшипника. Для компенсации усадки изделий, получаемых литьем в форму, изго¬ товленную по эталону, форму и эталон выполняют из того же материала, что и изделие. 34. Принцип отброса и регенерации частей: а) выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объек¬ та должна быть отброшена (растворена, испарена и т. д.) или видоизменена непосредственно в ходе работы; б) расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосред¬ ственно в ходе работы. Примеры. Пористые изделия из тугоплавких материалов получают с помощью щетки из легкоплавкого материала. На подложку с торчащей щетиной осаждают из парогазовой смеси материал изделия, а после уда¬ ления щетинок в нем остаются поры. Чтобы при резком старте ракеты не пострадали чувствительные при¬ боры, их погружают в пенопласт, который, выполнив роль амортизатора, быстро испаряется в космосе. Вместо песка или дроби для пескоструйной обработки внутренних полостей деталей предложено использовать кусочки сухого льда. После обработки они испаряются и не засоряют механизм. 35. Изменение физико-химических параметров объекта: а) изменить агрегатное состояние объекта; б) изменить концентрацию или консистенцию; в) изменить степень гибкости; г) изменить температуру. Примеры. Способ охлаждения сварочных горелок жидкой углекисло¬ той. Способ выравнивания поверхности сыпучего груза путем нагрева его до температуры плавления. Наклонный ленточный конвейер, в котором для удержания груза ис¬ пользуется его примораживание. Для повышения производительности пиления предложено нагревать деревья в зоне резания токами сверхвысокой частоты. 36. Применение фазовых переходов. Использовать явления, возникаю¬ щие при фазовых переходах, например изменение объема, выделение или поглощение тепла и т. д. Примеры. Изобретен домкрат с памятью формы, поднимающий гру¬ зы пакетом плоских пластин, каждая из которых «помнит», что при нагре¬ вании ей следует изогнуться. Смазочно-охлаждающую жидкость замораживают в виде бруска и подают его в зону обработки металла. 37. Применение теплового расширения: а) использовать тепловое расширение (или сжатие) материалов; б) использовать несколько материалов с разными коэффициентами теплового расширения. Примеры. Предложен способ получения биметаллических труб пу¬ тем применения металлов, резко увеличивающихся в объеме при нагрева¬ нии. В качестве расширителя используют кремний, германий, галлий и т. п. Крышу парников предложено делать из шарнирно закрепленных пус¬ тотелых труб, внутри которых находится легко расширяющаяся жидкость. При изменении температуры меняется центр тяжести труб, поэтому они сами поднимаются и опускаются. 19* 291
38. Применение сильных окислителей: а) заменить обычный воздух обогащенным; б) заменить обогащенный воздух кислородом; в) воздействовать на воздух или кислород ионизирующим излучением; г) использовать озонированный кислород; д) заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном. Примеры. Процесс получения трехокиси молибдена из вторичного сырья ведут при концентрации кислорода в потоке воздуха, равной 30—60%. Для обеззараживания зерна в качестве окислителя использую/ озон. Для образования защитной пленки на поверхности куриных яиц их по¬ гружают в расплавленный парафин, а затем обрабатывают озоном. Так они могут долго сохраняться. 39. Применение инертной среды: а) заменить обычную среду инертной; б) вести процесс в вакууме. Примеры. Для предотвращения взрыва при ремонтной сварке резерву¬ аров с остатками нефтепродуктов предложено неочищенные емкости запол¬ нять дымом и кусками сухого льда. Изобретен способ консервирования, при котором сок замораживают и сушат под вакуумом. 40. Применение композиционных материалов. Перейти от однородных материалов к композиционным. Примеры. Предложено вместо полива струей воды поливать поля газо¬ воздушной смесью. Изобретен электроводный клей. В клей КБ-3 ввели углеродные волокна, которые и образовали токопроводящую арматуру. При склеивании деревян¬ ных деталей место склейки подогревают, пропуская электрический ток. Полимерная композиция на основе эпоксидной смолы обладает повы¬ шенной износостойкостью в условиях гидродинамического и абразивного воздействия, поскольку сама более чем на 1/3 состоит из корунда и стекло¬ волокна. 292
3. ПРИЕМЫ РАЗРЕШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ Приемы Примеры 1 2 1. Разделение противоречивых свойств в пространстве 2. Разделение противоречивых свойств во времени 3. Системный переход 1 -а: объеди¬ нение однородных или неоднород¬ ных систем в надсистему (стан¬ дарт 3.1.1) 4. Системный переход 1-6: от системы к антисисеме или сочетанию сис¬ темы с антисистемой (стандарт 3.1.3) 5. Системный переход 1-в: вся систе¬ ма наделяется свойством С, а ее части — свойством анти-С (стан¬ дарт 3.1.5) 6. Системный переход 2: переход к системе, работающей на микро¬ уровне (стандарт 3.2.1) 7. Фазовый переход 1: замена фазо¬ вого состояния части системы или внешней среды' (стандарт 5.3.1) 8. Фазовый переход 2: «двойствен¬ ное» фазовое состояние одной части системы (переход этой части из одного состояния в другое в за¬ висимости от условий работы) (стандарт 5.3.2) 9. Фазовый переход 3: использова¬ ние явлений, сопутствующих фазо¬ вому переходу (стандарт 5.3.3) 10. Фазовый переход 4,: замена одно¬ фазового вещества двухфазовым (стандарты 5.3.4 и 5.3.5) Для пылеподавления на горных работах капельки воды должны быть мелкими. Но мелкие капли образуют туман. Предложено окружать мелкие капли конусом из крупных капель Ширину ленточного электрода ме¬ няют в зависимости от ширины сварного шва Предложено в сейсмоопасных зо¬ нах соединять связями соседние дома с разной собственной часто¬ той колебаний Способ остановки кровотечения — к ране прикладывают салфетку, пропитанную иногруппной кровью Антенна Куликова состоит из вту¬ лок, нанизанных на тросик. Каж¬ дая часть (втулка) твердая, а в целом антенна податливая, может менять форму Устройство для точной дозировки жидкости, включающее мембрану, пропускающую жидкость под действием управляемого электри¬ ческого поля (электроосмос) Использование в металлообработке СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) в замороженном состоя¬ нии (в виде брусков льда) Теплообменник снабжен прижаты¬ ми к нему «лепестками» из никели- да титана; при повышении темпе¬ ратуры «лепестки» отгибаются, увеличивая площадь охлаждения Для повышения давления в литье¬ вой форме ее предварительно за¬ полняют веществом, газифицирую¬ щимся при, контакте с жидким ме¬ таллом Способ полирования изделия. Ра¬ бочая среда состоит из жидкости (расплав свинца) и ферромагнит¬ ных абразивных частиц 293
1 2 11. Физико-химический переход: воз- никновение-исчезновенйе вещест¬ ва за счет разложения-соединения, ионизации-рекомбинации Рабочая жидкость тепловой трубы в зоне нагрева испаряется и хими¬ чески разлагается, а в холодной зоне ее компоненты соединяются. 4. СТАНДАРТЫ НА РЕШЕНИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ ПЕРЕЧЕНЬ СТАНДАРТОВ Класс 1. Построение и разрушение вепольных систем 1.1. Синтез веполей 1.1.1. Постройка веполя 1.1.2. Внутренний комплексный веполь 1.1.3. Внешний комплексный веполь 1.1.4. Веполь на внешней среде 1.1.5. Веполь на внешней среде с добавками 1.1.6. Минимальный режим 1.1.7. Максимальный режим 1.1.8. Избирательно-максимальный режим 1.2. Разрушение веполей 1.2.1. Устранение вредной связи введением В3 1.2.2. Устранение вредной связи введением видоизмененных В1 и (или) В2 1.2.3. «Оттягивание» вредного действия 1.2.4. Противодействие вредным связям с помощью П2 1.2.5. «Отключение» магнитных связей Класс 2. Развитие вепольных систем 2.1. Переход к сложным веполям 2.1.1. Цепные веполи 2.1.2. Двойные веполи 2.2. Форсирование веполей 2.2.1. Переход к более управляемым полям 2.2.2. Дробление В2 2.2.3. Переход к капиллярно-пористым веществам 2.2.4. Динамизация 2.2.5. Структуризация полей 2.2.6. Структуризация веществ 2.3. Форсирование согласованием ритмики 2.3.1. Согласование ритмики П и В| (или В2) 294
2.3.2. Согласование ритмики Щ и П2 2.3.3. Согласование несовместимых или ранее независимых действий 2.4. Феполи (комплексно форсированные веполи) 2.4.1. «Протофеполи» 2.4.2. Феполи 2.4.3. Магнитная жидкость 2.4.4. Использование капиллярно-пористых структур в феполях 2.4.5. Комплексные феполи 2.4.6. Феполи на внешней среде 2.4.7. Использование физэффектов 2.4.8. Динамизация 2.4.9. Структуризация 2.4.10. Согласование ритмики в феполях 2.4.11. Эполи 2.4.12. Реологические жидкости Класс 3. Переход к надсистеме и на микроуровень 3.1. Переход к бисистемам и полисистемам 3.1.1. Системный переход 1 -а: образование бисистем и полисистем 3.1.2. Развитие связей в бисистемах и полисистемах 3.1.3. Системный переход 1-6: увеличение различия между элементами 3.1.4. Свертывание бисистем и полисистем 3.1.5. Системный переход 1-в: противоположные свойства целого и час¬ тей 3.2. Переход на микроуровень 3.2.1. Системный переход 2: переход на микроуровень Класс 4. Стандарты на обнаружение и измерение систем 4.1. Обходные пути 4.1.1. Вместо обнаружения или измерения - изменение систем 4.1.2. Использование копий 4.1.3. Измерение - два последовательных обнаружения 4.2. Синтез измерительных систем 4.2.1. «Измерительный» веполь 4.2.2. Комплексный «измерительный» веполь 4.2.3. «Измерительный» веполь на внешней среде 4.2.4. Получение добавок во внешней среде 4.3. Форсирование измерительных веполей 4.3.1. Использование физэффектов 4.3.2. Использование резонанса контролируемого объекта 4.3.3. Использование резонанса присоединенного объекта 4.4. Переход к фепольным системам 4.4.1. «Измерительный протофеполь» 4.4.2. «Измерительный» феполь 4.4.3. Комплексный «измерительный» феполь 295
4.4.4. «Измерительный» феполь на внешней среде 4.4.5. Использование физэффектов 4.5. Направление развития измерительных систем 4.5.1. Переход к бисистемам и полисистемам 4.5.2. Направление развития Класс 5. Стандарты на применение стандартов 5.1. Введение веществ 5.1.1. Обходные пути 5.1.2. «Раздвоение» вещества 5.1.3. Самоустранение отработанных веществ 5.1.4. Введение больших количеств вещества 5.2. Введение полей 5.2.1. Использование полей по совместительству 5.2.2. Введение полей из внешней среды, 5.2.3. Использование веществ, могущих стать источниками полей 5.3. Фазовые переходы 5.3.1. Фазовый переход 1: замена фаз 5.3.2. Фазовый переход 2: двойственное фазовое состояние 5.3.3. Фазовый переход 3: использование сопутствующих явлений 5.3.4. Фазовый переход 4: переход к двухфазовому состоянию 5.3.5. Взаимодействие фаз 5.4. Особенности применения физэффектов 5.4.1. Самоуправляемые переходы 5.4.2. Усиление поля на выходе' 5.5. Экспериментальные стандарты 5.5.1. Получение частиц вещества разложением 5.5.2. Получение частиц вещества соединением 5.5.3. Применение стандартов 5.5.1 и 5.5.2. Класс 1. Построение и разрушение вепольных систем 1.1.1. Если дан объект, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений на введение веществ и полей, задачу решают синтезом веполя, вводя недостающие элементы. Например: П В1 - -> В1 -—Вг Авт. свид. 283 885. Способ деаэрации порошкообразных веществ, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, деаэрацию проводят под действием центробежных сил,. 296
Даны два вещества - порошок и газ,- сами по себе невзаимодейству¬ ющие. Введено поле, образовался веполь: Другой пример. Гравитационное поле и спиленное дерево еще не обра¬ зуют вепольной системы — нет второго вещества: поэтому поле не обра¬ батывает дерево. Согласно авт. сеид. 461 722, падающее дерево встречает на своем пути ножевое устройство, которое срезает сучья: Чтобы дозированно подавать сыпучие или жидкие вещества, необхо¬ димо нанести их ровным слоем на легкоудаляемый материал (например, бумагу). При подготовке такого «бутерброда» происходит переход от одного вещества к двум, а для удцления основы веполь достраивают введе¬ нием поля (например, теплового или механического). Авт. свид. 305 363. Способ непрерывного дозирования сыпучих ма¬ териалов по массе в единице объема, например абразива, при ускоренных износных испытаниях двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, абразив предварительно наносят равно¬ мерным слоем на поверхность гибкой ленты из лекговоспламеняющегося ве¬ щества, подают ее с заданной скоростью в зону нагрева и сжигают, а абра¬ зив отводят к испытуемому объекту. Аналогично производят микродозирование по авт. свид. 421 327: раствор биохимических препаратов наносят ни бумагу, а «получение необходимой микродозы осуществляют отделением гребуемой площадки плоского носи¬ теля». Веполи часто приходится образовывать при решении задач на выпол¬ нение операций с тонкими, хрупкими и легкодеформирующимися объектами. На время выполнения этих операций объект объединяют с веществом, делающим его твердым и прочным, а затем это вещество удаляют раство¬ рением, испарением и т. д. Авт. свид. 182 661. Способ изготовления тонкостенных трубок из нихро¬ ма, включающий волочение и промежуточные отжиги в вакууме, отлича¬ ющийся тем, что, с целью получения трубок с толщиной стенок 0,01 мм, обеспечения при этом допуска отклонения по толщине стенки в пределах 0,002^0,003 мм и повышения выхода годного, волочение на последних операциях доводки осуществляют на алюминиевом стержне, удаляемом после обработки вытравливанием щелочью. Авт. свид. 235 979. Способ изготовления резиновых шаров-разделите¬ лей путем формирования и вулканизации резиновой оболочки на ядре, отличающийся тем, что, с целью придания шару необходимых размеров, ядро формуют из смеси измельченного мела с водой с последующей про¬ сушкой и разрушением твердого ядра после вулканизации жидкостью, вво¬ димой с помощью иглы. 1.1.2. Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи не содержат ограничений на введение добавок в имею¬ щиеся вещества, задачу решают переходом (постоянным или временным) к внутреннему комплексному веполю, вводя в В1 или В2 добавки, увели¬ чивающие управляемость или придающие веполю нужные свойства.
Здесь В1 — изделие, В2 — инструмент, В3 - добавка; скобками обо¬ значена комплексная связь. Авт. свид. 265 068. Способ проведения массообменных процессов с вязкой жидкостью. Жидкость предварительно газируют. Авт. свид. 1044 879. Клапан для токсинных и взрывчатых веществ. Кор¬ пус клапана заполнен легкоплавким припоем, в который введены ферромаг¬ нитные частицы (с внешней стороны установлен электромагнит). Примечания: 1. Нередко по условиям задачи даны два вещества, причем оба они плохо взаимодействуют или совсем не взаимодействуют с полем. Веполь как бы есть (все три элемента заданы) и его как бы нет, он не «складыва¬ ется». Простейшие обходные пути в этом случае состоят во введении доба¬ вок - внутренних (в одно из веществ) и наружных (на одно из веществ). 2. Иногда одно и то же решение, в зависимости от постановки задачи, может быть записано и как постройка веполя и как постройка комплексного веполя. Например: «Как визуально обнаружить маленькие капельки жид¬ кости?» Решение: синтез веполя — в жидкость предварительно вводят люминофор и освещают зону поиска ультрафиолетовым светом (авт. свид. 277 805). Возможна иная постановка той же задачи: «Как обнаружить неплотности в агрегате холодильника?» Здесь веществами являются «не¬ плотности» и протекающие сквозь них капли жидкости. Люминофор - до¬ бавка, образующая внутренний комплекс с веществом жидкости. 1.1.3. Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи содержат ограничения на введение добавок в имеющиеся вещества В! или В2, задачу решают переходом (постоянным или времен¬ ным) к внешнему комплексному веполю, присоединяя к В1 или В2 внеш¬ нее вещество В3, увеличивающее управляемость или придающее веполю нужные свойства. Примечание. Предположим, в условиях задачи на обнаружение неплотностей в агрегате холодильника имеется ограничение: люминофор нельзя вводить в жидкость. В этом случае вещество-обнаружитель может быть расположено на наружной поверхности агрегата (авт. свид. 311 109). Возникает внешний комплексный веполь. 1.1.4. Если дан веполь, плохо поддающийся нужным изменениям, и условия задачи содержат ограничения на введение в него или присоедине¬ ние к нему веществ, задачу решают достройкой веполя, используя в ка¬ честве вводимого вещества имеющуюся внешнюю среду. Авт. сивд. 175 835. Саморазгружающаяся баржа по авт. свид. 163 914, отличающаяся тем, что, с целью повышения *надежности возврата баржи в исходное положение после разгрузки при любых углах крена и опроки¬ дывания, она выполнена с балластной килевой цистерной, имеющей от¬ верстия в наружных стенках, постоянно сообщающиеся с забортным пространством. Нужно иметь тяжелый киль и нельзя иметь тяжелый киль. Выход: сде¬ лать киль из воды. В воде такой киль ничего не весит, а когда бароюа опроки¬ нута, киль оказывается в воздухе и приобретает вес. Вода не успевает вы¬ течь из отверстий — киль возвращает баржу в нормальное положение. В частности, если нужно менять вес движущегося тела, а менять его нельзя, то телу надо придать форму крыла и, меняя наклон крыла к на¬ 298
правлению движения, получить дополнительную, направленную вверх или вниз силу. Авт. свид. 358 689. Центробежный датчик угловой скорости, содержа¬ щий двухплечие рычаги и грузы, отличающийся тем, что, с целью умень¬ шения габаритов и веса, грузы выполнены в виде крыла для создания дополнительной подъемной силы при вращении. Авт. свид. 167 784. Центробежный тормозного типа регулятор числа оборотов роторного ветродвигателя, установленный на вертикальной оси ротора, отличающийся тем, что, с целью поддержания скорости вращения ротора в малом интервале числа оборотов при сильном увеличении мощ¬ ности, грузы регулятора выполнены в виде лопастей, обеспечивающих аэродинамическое торможение. Авт. сивд. 526 399. Дебалансный вибратор, содержащий вал, дебаланс и устройство для крепления дебаланса к валу на заданном расстоянии от вала, отличающийся тем, что, с целью увеличения возмущающей силы, дебаланс выполнен в виде тела, имеющего в поперечном сечении профиль крыла. 1.1.5. Если внешняя среда не содержит веществ, необходимых для построения веполя по стандарту 1.1.4, это вещество может быть получено заменой внешней среды, ее разложением или введением в нее добавок. Авт. свид. 790 500. В опорном узле скольжения используют смазку (в данном случае это внешняя среда). Для улучшения демпфирования смазку газируют, разлагая ее электролизом. 1.1.6. Если нужен минимальный (дозированный, оптимальный) режим действия, а обеспечить его по условиям задачи трудно или невозможно, надо использовать максимальный режим, а избыток убрать. При этом избыток поля убирают веществом, а избыток вещества полем. Избыточное действие обозначено двумя стрелками. Авт. свид. 242 714. Для получения тонкого слоя краски на изделие наносят избыточное покрытие, окуная изделие в бак с краской. Затем изделие вращают и центробежные силы сбрасывают избыток краски. Авт. свид. 907 503. Способ дозирования тонёра, включающий добав¬ ку в двухкомпонентный проявляющий состав тонёра, по мере его расхода в процессе проявления, отличающийся тем, что, с целью повышения ка¬ чества изображения, добавку тонёра осуществляют в количестве, превы¬ шающем максимальный расход тонёра на проявление одной копии, а из проявляющего состава одновременно с проявлением удаляют избыточное количество тонёра. 1.1.7. Если нужно обеспечить максимальный режим действия на ве¬ щество, а это по тем или иным причинам недопустимо, максимальное дей¬ ствие следует сохранить, но направить его на другое вещество, связанное с первым:
Авт. свид. 120 909. При изготовлении предварительно напряженного железобетона нужно растянуть стальные стержни. Для этого их нагревают; от тепла стержни удлиняются и в таком виде их закрепляют. Однако, если вместо стержней используют проволоку, ее нужно нагревать до 700° С, а допустимо только до 400°С (при большем нагреве проволока теряет свои свойства). Предложено нагревать нерасходуемый жаропрочный стержень, который от нагрева удлиняется и в таком виде соединяется с проволокой. Охлаждаясь, стержень укорачивается и растягивает проволоку, оставшу¬ юся холодной. 1.1.8. Если нужен избирательно-максимальный режим (максимальный режим в определенных зонах при сохранении минимального режима в других зонах), поле должно быть: либо максимальным - тогда в места, где необходимо минимальное воздействие, вводят защитное вещество (1.1.8.1), либо минимальным - тогда в места, где необходимо максимальное воздействие, вводят вещество, дающее локальное поле, например, термитные составы - для теплового воздействия, взрывные составы - для механи¬ ческого воздействия (1.1.8.2). Авт. свид. 264 619. Для запайки ампулы с лекарством горелку вклю¬ чают на максимальный режим, а избыток пламени отсекают, погружая корпус ампулы в воду (так, что высовывается только верхушка капилляра). Авт. свид. 743 810. В зазор между свариваемыми деталями заклады¬ вают экзотермическую смесь, выделяющую при сварке тепло. 1.2.1. Если между двумя веществами в веполе возникают сопряжен¬ ные - полезное и вредное - действия, причем непосредственное сопри¬ косновение веществ сохранять не обязательно, задачу решают введением между двумя веществами постороннего третьего вещества, дарового или достаточно дешевого: Авт. свид. 937 726. При взрывном уплотнении стенок скважины взрыв¬ ные газы, выполняя полезную функцию, одновременно оказывают и вред¬ ное действие — приводят к образованию трещин в стенках. Предложено «окутать» шнуровой заряд оболочкой из пластилина: давление пере¬ дается, трещин нет. Авт. свид. 724 242. Способ гибки ошипованной трубы намоткой ее в холодном состоянии на гибочный шаблон, отличающийся тем, что, с целью повышения качества при гибке на радиус менее трех наружных диа¬ метров трубы, при намотке шипы трубы погружают в слой эластичного ма¬ териала, например полиуретана. Авт. свид. 460 148. Способ изготовления изделий без снятия поверх¬ ностного слоя материала, например пластическим деформированием, в тех¬ нологической среде с последующей очисткой, например ультразвуковой, в моющей жидкости, отличающийся тем, что, с целью интенсификации про¬ цесса очистки, на поверхности изделия перед обработкой наносят вещество, удаляющееся в моющей жидкости легче, чем технологическая среда. Авт. свид. 880 889. Способ упаковки и консервации изделий со сложно¬ рельефной поверхностью, предусматривающий окунание их в расплав поли¬ мера, отличающийся тем, что, с целью облегчения съема упаковки, перед окунанием в расплав вводят подслой, содержащий парообразующее ве¬ щество. 1.2.2. Если между двумя веществами в веполе возникают сопряжен¬ ные - полезное и вредное - действия, причем непосредственное сопри- 300
косновение веществ сохранять не обязательно, а использование посторон¬ них веществ запрещено или нецелесообразно, задачу решают введением между двумя веществами третьего вещества, являющегося их видоизме¬ нением. Примечание. Вещество В3 может быть введено в систему извне в готовом виде или получено (действием П1 или П2) из имеющихся веществ. В частности, В3 может быть «пустотой», пузырьками, пеной и т. д. Авт. свид. 412 062. Способ предупреждения кавитационной эрозии гидродинамических профилей, например подводных крыльев, путем покры¬ тия поверхности профиля защитным слоем, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности при одновременном снижении гидродинами¬ ческого сопротивления профиля, защитный слой создают беспрерывным намораживанием на поверхности корки• льда, по мере разрушения ее от кавитации, поддерживая толщину защитного слоя в установленных преде¬ лах, исключающих оголение поверхности и ее эрозию под действием кави¬ тации. Авт. свид. 783 154. Способ транспортирования пульпы по трубопро¬ воду, включающий подачу пульпы в трубопровод и перемещение по нему, отличающийся тем, что, с целью снижения износа трубопровода, наружную стенку последнего охлаждают до образования на внутренней его поверх¬ ности слоя замороженной пульпы. 1.2.3. Если необходимо устранить вредное действие поля на вещество, задача может быть решена введением второго элемента, оттягивающего на себя вредное действие поля: Авт. свид. 152 492. Для защиты подземных кабельных линий от повре¬ ждений, вызываемых образованием в грунте морозобойных трещин, заранее прорывают узкие прорези («трещины») в стороне от трассы кабеля. Для защиты труб от разрыва при замораживании в трубе размещают надувную пластмассовую вставку (шланг). Замерзая, вода расширяется и сдавливает мягкую вставку, а труба остается целой. 1.2.4. Если между двумя веществами в веполе возникают сопряжен¬ ные _ полезное и вредное — действия, причем непосредственное соприкосно¬ вение веществ, в отличйе от стандартов 1.2.1 и 1.2.2, должно быть сохра¬ нено, задачу решают переходом к двойному веполю, в котором полезное действие остается за полем П^ а нейтрализация вредного действия (или превращение вредного действия во второе полезное действие) осуществля¬ ет П2. Авт. свид. 755 247. Для опыления цветок обдувает воздухом. Но цве¬ ток от ветра закрывается. Предложено раскрыть цветок воздействием элек¬ тростатического заряда. Авт. свид. 589 482. Автоматическая система с обратной связью возбу¬ ждает в фундаментных опорах колебания, равные по величине, но противо¬ положные по направлению колебаниям, возникающим при работе техно¬ логического оборудования. 1.2.5. Если надо разрушить веполь с магнитным полем, задача может быть решена применением физэффектов, «отключающих» ферромагнитные 301
свойства веществ, например, размагничиванием при ударе или нагреве выше точки Кюри. Авт. свид. 397 289. Способ контактной приварки ферропорошков. Перед подачей в зону приварки порошок нагревают до точки Кюри. Это пре¬ дотвращает выталкивание порошка магнитным полем сварочного тока. Авт. свид. 312 746. Способ внутреннего шлифования путем воздей¬ ствия на изделие ферромагнитной среды, которую приводят в движение посредством вращаюшегося магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью интенсификации обработки изделий из ферромагнитного материала, последние нагревают до температуры, равной или выше точки Кюри. Класс 2. Развитие вепольных систем 2.1.1. Если нужно повысить эффективность вепольной системы, зада¬ чу решают превращением одной из частей веполя в независимо управляе¬ мый веполь и образованием цепного веполя: (В3 или В4, в свою очередь, может быть развернуто в веполь). Авт. свид. 428 119. Устройство для заклинивания, содержащее клин и клиновую прокладку с нагревательным элементом, отличающееся тем, что, с целью облегчения извлечения клина, клиновая прокладка выполнена из двух частей, одна из которых легкоплавкая. Авт. свид. 1 052 351. Сборный инструмент, в котором корпус состоит из двух концентрично расположенных втулок (вместо одного цилиндра); втулки сопряжены между собой с гарантированным натягом и выполнены из материалов с различным коэффициентом линейного расширения, выбран¬ ных из условия сохранения гарантированного натяга и создания осевого натяга в инструменте. В частности, если в технической системе имеется объект, который дви¬ жется или должен двигаться под действием силы тяжести вокруг некото¬ рой оси, и надо управлять движением этого объекта, то задача решается введением в данный объект вещества, управляемо движущегося внутри объекта и вызывающего своими движениями перемещение центра тяжести системы. Авт. свид. 271 763. Самоходный кран с подвижным противовесом. Авт; свид. 508 427. Трактор для работы на крутых склонах — с под¬ вижным центром тяжести. Авт. свид. 329 441. Качающиися дозатор имеет ковш, постепенно за¬ полняемый жидкостью, и противовес. Когда ковш наполняется, дозатор наклоняется и выливает жидкость. Однако такой дозатор слишком рано начинает подниматься — часть жидкости остается в ковше. Предложено в противовесе сделать канал, в котором свободно перемещается шарик. При опрокидывании ковша шарик смещается к оси, передвигает центр тяжести системы и тем самым удерживает ковш наклонным до полного слива жидкости. Цепной веполь может образовываться и при развертывании связей в 302
веполе. В этом случае в связи В! В2 встраивается звено П2 В3: Патент Англии 824 047. Предлагается устройство для передачи враще¬ ния с одного вала к другому (муфта), содержащее наружный и внутрен¬ ний роторы, охваченные электромагнитом. В зазоре между роторами нахо¬ дится магнитная жидкость, твердеющая в магнитном поле. Если электро¬ магнит не включен, роторы свободно вращаются относительно друг друга. При включении электромагнита жидкость приобретает твердость и жестко связывает роторы, т. е. позволяет передавать вращающий момент. 2.1.2. Если дан плохо управляемый веполь и нужно повысить его эф¬ фективность, причем замена элементов этого веполя недопустима, то задача решается постройкой двойного веполя путем введения второго поля, хорошо поддающегося управлению: Авт. свид. 275 331. Способ регулируемого расхода жидкого металла из разливочного ковша, отличающийся тем, что, с целью безаварийного разлива гидростатический напор регулируют высотой металла над отверсти¬ ем разливочного стакана, вращая металл в ковше электромагнитным полем. 2.2.1. Если дана вепольная система, то ее эффективность может быть повышена заменой неуправляемого (или плохо управляемого) рабочего поля управляемым (хорошо управляемым) полем, например, заменой гра¬ витационного поля механическим, механического - электрическим и т. д. Авт. свид. 989 386. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей методом максимального давления в капле, выдавливаемой из капилляра, отличающийся тем, что, с целью экономии дорогостоящих материалов, повышения воспроизводимости результатов и расширения круга исследуемых материалов, максимальное давление создают с помо¬ щью центробежных сил, при этом измеряют скорость вращения жидкос¬ ти в капилляре в момент выдавливания капли. Авт. свид. 496 146. Способ очистки электролита в процессе электро¬ химической обработки, основанной на отделении продуктов анодного раст¬ ворения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества очист¬ ки, электролит до входа в рабочий зазор пропускают через электростатиче¬ ское поле. Авт. свид. 1 002 259. Способ сгущения биосуспензий путем аэрации и флотации в псевдоожиженном слое частиц дисперсного материала в при¬ сутствии поверхностно-активного вещества и коагулянта^ отличающийся тем, что, с целью повышения степени сгущения биосуспензий микроорга¬ низмов активного ила, в качестве дисперсного материала используют в зоне аэрации частицы из ферромагнетиков, а в зоне флотации — из -сегнето- электриков. 2.2.2. Если дана вепольная система, то ее эффективность может быть повышена путем увеличения степени дисперсности (дробления) вещества, играющего роль инструмента: 303
Примечания: 1. Символом Вм обозначено вещество, состоящее из множества мелких частиц (песчинки, порошок, дробинки и т. д.) 2. Стандарт 2.2.1 отражает одну из основных закономерностей раз¬ вития технических систем - тенденцию к измельчению инструмента или его части, непосредственно взаимодействующей с изделием. Авт. свид, 272 737. При последовательной перекачке разных жидкостей по одному трубопроводу использовались поршневые и шаровые раздели¬ тели. Работали они плохо, быстро истирались, застревали и т. д. Предло¬ жено ввести в зону контакта жидкостей разделитель из дробинок размера¬ ми 0,3—0,5 мм с плотностью, равной средней плотности жидкостей. Авт. свид. 354 145. В щите для выемки угольных пластов вместо балок большого диаметра предложено использовать пучки из тонкомерных стер¬ жней. Видна линия дальнейшего развития: от пучков стержней к пучкам нитей. 2.2.3. Особый случай дробления вещества - переход от сплошных веществ к капиллярно-пористым. Переход этот осуществляется по ли¬ нии: сплошное вещество - сплошное вещество с одной полостью- сплош¬ ное вещество со многими полостями (перфорированное вещество) — капил¬ лярно-пористое вещество — капиллярно-пористое вещество с определенной структурой (и размерами) пор. По мере развития по этой линии увеличи¬ вается возможность размещения в полостях-порах жидкого вещества и использования физических эффектов. Авт. свид. 243 177. Устройство для передачи усилий от опоры копра на фундамент, отличающееся тем, что, с целью обеспечения равномерности давления на фундамент, он выполнен в виде плоского замкнутого сосуда, заполненного жидкостью. Авт. свид. 878 312. Огнепреградитель, содержащий корпус с размещен¬ ными между решетками гранулами насадки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, гранулы насадки выполнены полыми из легкоплавкого материала и заполнены огнетушащим веществом. Авт. свид. 403 517. Нагревательный стержень-паяльник выполнен не сплошным, а капиллярно-пористым. Благодаря этому можно отсасывать припой при демонтаже паяных соединений. Авт. свид. 493 252. Пучок капиллярных трубок (вместо одного круп¬ ного баллончика) образует устройство, аккуратно наносящее клей. Авт. свид. 713 697. Экструзионная головка, содержащая корпус с ра¬ бочим каналом, выполненным с облицовкой из пористого материала, и со штуцером для подвода смазки в рабочий канал через облицовку, отлича¬ ющаяся тем, что, с целью повышения экономичности путем возможности подачи смазки под сниженным давлением, облицовка выполнена двухслой¬ ной, причем наружный слой выполнен с большим размером пор, чем внутрен¬ ний, контактирующий с расплавом. 2.2.4. Если дана вепольная система, то ее эффективность может быть повышена путем увеличения степени динамизации, т. е. перехода к более гибкой, быстро меняющейся структуре системы: 304
Примечания: 1. Символом ~ обозначена динамичная вепольная система, перестра¬ ивающаяся в процессе работы. 2. Динамизация В2 чаще всего начинается с разделения В2 на две цшрнирмо соединенные части. Далее динамизация идет шу линии: один шарнир — много шарниров - гибкое В2. 3. Динамизация П в простейшем случае осуществляется переходом1 от постоянного действия поля (или П совместно с В2) к импульсному дей¬ ствию. Авт. свид. 324 990. Опора для шпалерных насаждений, выполненная в виде столба для крепления шпалерной проволоки, отличающаяся тем, что, с целью использования самой опоры для осеннего пригибания ветвей, подвязанных к проволоке, она выполнена из двух шарнирно соединенных частей. Авт. свид. 943 392. Способ обработки тампонажного раствора путем воздействия на него магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения качества тампонажного раствора, воздействие магнитным полем ведут в импульсном режиме. В частности, эффективная динамизация системы может быть осущест¬ влена за счет использования фазовых переходов первого рода (например, замерзание воды или таяние льда) или второго рода (например эффект «память формы»). Авт. свид. 280 867. Способ соединения токоподводящих шин электро¬ лизных ванн легкоплавким сплавом, помещенным в зазоры между кон¬ цами шин, отличающиися тем, что с целью снижения окисления сплава и улучшения электрического контакта между шинами, количество тепла, отводимого от контактного соединения, регулируют так чтобы при работе ванны поддерживать сплав в твердом состоянии а при монтаже и демон¬ таже контактного соединения — в жидком. Авт. свид. 710 736. Устройство для гибки петель из проволоки, содер¬ жащее смонтированные в корпусе оправку и гибочный инструмент, отли¬ чающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, она имеет нагрева¬ тель для гибочного инструмента, при этом гибочныи инструмент выполнен из термообработанного материала, например из титано-никелевого сплава способного при нагревании принимать полученную в процессе термообра¬ ботки конфигурацию восстанавливаемую до первоначальной при охлажде¬ нии. 2.2.5. Если дана вепольная система, то ее эффективность может быть повышена переходом от полей однородных или имеющих неупорядоченную структуру к полям неоднородным или имеющим определенную простран¬ ственную структуру (постоянную или переменную). Символ# над буквой П указывает, что поле имеет определенную про¬ странственно-временную структуру. Авт. свид. 504 538. Способ фумигации (окуривания ядовитым газом) помещений на судах. Пункт 1 формулы изобретения: используют звуковое поле. Пункт 3: источники звука работают в противофазе и создают стоячие волны. Авт. свид. 715 341. Частицы порошка заряжают разноименным элек¬ тричеством. Наносят слой одного порошка на слой другого и перемещают их в неоднородном электрическом поле. При движении порошки быстро смешиваются. 20 зак. № 91188 305
Авт. свид. 1 004 333. Для отделения из потока слабомагнитных тонких фракций предложено использовать неоднородное магнитное поле, создава¬ емое рифленой пластиной. В частности, если веществу, входящему в веполь (или могущему войти в веполь),должна быть придана определенная пространственная структура, то процесс следует вести в поле, которое имеет структуру, соответствующую требуемой структуре вещества. Авт. свид. 536 874. Способ профилирования материала типа прут¬ кового путем наложения на заготовку ультразвуковых колебаний и ее пластической деформации, отличающийся тем, что, с целью получения на заготовке периодического профиля синусоидального характера, заготовку подвергают действию ультразвуковых колебаний так, чтобы расположение пучностей и узлов ультразвуковой волны соответствовало выступам и впа¬ динам профиля, после чего осуществляется процесс пластического деформи¬ рования заготовки в осевом направлении. Если надо перераспределить энергию поля, например, с целью кон¬ центрации или, наоборот, создать зоны, где действие поля не проявляется, то следует перейти к использованию стоячих волн. Авт. свид. 1 085 767. Способ заточки стеклянных микропипеток, при котором их устанавливают под углом к подложке, на которую помещают свободный абразив, отличающийся тем, что, с целью повышения произ¬ водительности, из абразива формируют валик посредством возбуждения стоячей волны, в которой помещают обрабатываемый кончик микропи¬ петки. Стандарт 2.2.4 часто используют в сочетании со стандартом 1.2.5 (от¬ ключение магнитных связей). Авт. свид. 729 658. Способ изготовления ферритовых изделий со слож¬ ным магнитопроводом, включающий прессование ферритовой платы с по¬ следующим обжигом и выполнением в ней нерабочих зон, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности изделий, нерабочие зоны выполняют с местным нагревом до потери магнитных свойств. Авт. свид. 880 570. Способ сборки штампа по чертежу путем разме¬ щения на электромагнитной плите составляющих формообразующих эле¬ ментов и последующего закрепления их на плите пропусканием через нее тока, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда, термообразующие элементы штампа выполняют из термомаг¬ нитного сплава, размещают их на плоскости электромагнитной плиты равномерно, проецируют на них посредством инфракрасных лучей изо¬ бражение чертежа, нагревают освещенные участки до температуры пере- кода. через точку Кюри, после чего через электромагнитную плиту про¬ пускают ток. 2.2.6. Если дана вепольная система, то ее эффективность может быть повышена переходом от веществ однородных или имеющих неупорядочен¬ ную структуру к веществам неоднородным или имеющим определенную пространственную структуру (постоянную или временную). 306
Авт. свид. 713 146. Способ изготовления пористых огнеупоров: для создания направленной пористости используют выгорающие шелковые нити. В частности, если нужно получить интенсивное тепловое воздействие в определенных местах системы (точки, линия), то в эти места следует заранее ввести экзотермические вещества. 2.3.1. В вепольных системах действие поля должнр быть согласовано по частоте (или сознательно рассогласовано) с собственной частотой изде¬ лия (или инструмента). Авт. свид. 614 794. Устройство для массажа синхронно с ударами сер¬ дца. В стенку ванны, в которую помещают больного, вмонтирована диа¬ фрагма насоса, передающего лечебной жидкости или грязям импульсы по команде датчика, контактирующего с телом больного Авт. свид. 787 017. Способ низведения камней мочеточников путем введения в мочеточник петли, закрепления ее на камне и приложения тянущего усилия, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа видов и размеров низводимых камней, а также уменьшения травмирования мо¬ четочника и болевых ощущений, частоту тянущих усилий выбирают кратной частоте перистальтики мочеточника. Авт. свид. 317 797. Способ предварительного ослабления угольнога пласта путем воздействия на породы искусственно создаваемых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности ослабления, на массив, предварительно приведенный в возбужденное состояние, воз¬ действуют направленными импульсами с частотой, равной частоте собствен¬ ных колебаний массива. Авт. свид. 856 706. Способ дуговой сварки плавящимся электродом, при котором на дугу воздействуют импульсным высокочастотным магнит¬ ным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса дуговой сварки, магнитное поле генерируют с частотой пульсации, равной собственной частоте электрода. Авт. свид. 641 229. Способ работы шлаковой шахты путем сжигания в ее полости топлива, отличающийся тем, что, с целью улучшения вытека¬ ния шлака, сжигание топлива осуществляют в пульсирующем режиме с частотой колебаний, равной собственной частоте колебаний шахты. Авт. свид. 307 896. Способ безопилочного резания древесины при по¬ мощи изменяющего свои геометрические размеры режущего инструмента, отличающийся тем, что, с целью снижения усилия внедрения инструмента в древесину, резание древесины осуществляют инструментом, частота пуль¬ сации которого близка к собственной частоте колебаний перерезаемой древесины. Авт. свид. 940 714. Способ распускания закристаллизовавшегося в со¬ тах меда, включающий размещение сотов с медом в электромагнитном поле СВЧ, отличающийся тем, что, с целью исключения деформации сотов, одновременно с обработкой в электромагнитном поле СВЧ соты с медом охлаждают, а обработку в электромагнитном поле проводят при частоте поля, равной резонансной частоте диполей воды. Примеры на антирезонанс. Авт. свид. 514 141. Уплотнение торцового типа с двумя и более кон- центричНо расположенными торцовыми парами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при работе в условиях значительных вибра¬ ций, торцовые пары выполнены с частотами собственных колебаний, нерав¬ ными и некратными друг другу. Авт. свид. 714 509. Провод электропередачи, содержащий один или несколько повивов проволок, отличающийся тем, что, с целью увеличения эксплуатационной надежности провода путем уменьшения амплитуды коле¬ бания провода при гололедно-ветровых нагрузках, диаметр одной из про¬ волок внешнего повива больше диаметра остальных. 20* 307
2.3-2. В сложных вепольных системах должны быть ^согласованы {или сознательно рассогласованы) частоты используемых полей. Авт. свид. 865 391. Способ обогащения тонкоизмельченных сильно¬ магнитных руд, включащий воздействие на руду бегущим магнитным полем и вибрациями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сепарации, бегущее поле включают синхронно вибрациям. Авт. свид. 521 107. Способ нанесения покрытий электрическими раз¬ рядами с использованием наносимого материала в виде порошка, вклю¬ чающий импульсную подачу тока и наложение магнитного поля, отличаю¬ щийся тем, что, с целью повышения твердости и обеспечения, мелкозер¬ нистости структуры покрытий, наложение магнитного поля осуществляют импульсами, причем каждому импильси магнитного поля соответствует импульс тока. 2.3.3. Если два действия, например, изменение и измерение* не¬ совместимы, то одно действие Осуществляют в паузах другого. Вообще, паузы в одном действии должны быть заполнены другим полезным дей¬ ствием. Авт. свид. 336 120. Способ автоматического управления термическим циклом контактной точечной сварки, преимущественно деталей малых толщин, основанный на измерении термоэдс, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления при сварке импульсами повышенной частоты, измеряют термоэдс в паузах между импульсами сварочного тока. Авт. свид. 343 722. Способ производства тонких широких листов рас¬ каткой на неподвижной опорной поверхности, отличающийся тем, что, с целью получения повышенной ширины листа, лист по частям раскатывают в поперечном направлении с продольным перемещением листа во время пауз между рабочими движениями валка. Авт. свид. 778 981. Способ электрохимической обработки деталей импульсным рабочим током с индукционным нагреванием их в процессе обработки, отличающийся тем, что, с целью повышения производитель¬ ности, индукционный нагрев производят в паузах межди импульсами ра¬ бочего тока. 2.4.1. Если Дана вепольная система, ее эффективность может быть повышена путем использования ферромагнитного вещества и магнитного поля. Примечания: 1. В Этом стандарте речь идет о применении ферромагнитного ве¬ щества, не находящегося в измельченном состоянии. Речь, таким образом, идет о «протофеполях», «полуфеполях» — структуре на пути к феполям. 2. Стандарт применим не только к простым веполям, но и к веполям комплексным и веполям, включающим внешнюю среду. Авт. свид. 794 113. Способ укладки дренажа, включающий отрывку траншеи с одновременной укладкой в нее труб, заделку стыкоё труб фильтрующим материалом и засыпку траншеи грунтом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества укладки дренажа путем устране¬ ния смещений труб одна относительной другой, поверхность дренажных труб и фильтрующий материал перед укладкой в траншею покрывают слдем ферромагнетика и намагничивают. Авт. ^вид. 499 898. Питатель, преимущественно для образования по¬ рошково-воздушной смеси, содержащий герметичную емкость с разгру¬ зочной горловиной, воздухоподводящим и расходным трубопроводами; смесительную камеру и механизм подачи. Его рабочий орган выполнен 308
в виде гибкого ферромагнитного элемента, например сталтого троса, размещенного по оси разгрузочной горловины. Последняя выполнена из парамагнитного материала между емкостью и смесительной камерой, а привод гибкого элемента осуществлен от последовательно подключаемых электромагнитов, смонтированных вокруг > разгрузочной гррловины с на¬ ружной. ее стороны. 2.4,2. Чтобы повысить эффективность управления системой, необхо¬ димо перейти от веполя или «протофеполя» к феполю, заменив, одно из веществ феррочастицами (или добавив феррочастицы) —стружку, гра¬ нулы, зерна и т. д.— и использовав магнитное или электромагнитное поле. Эффективность управления повышается с увеличением степени дроб¬ ления феррочастиц, поэтому. развитие феполей идет ро линии: гранулы— порошок—мелкодисперсные феррочастицы. Эффективность повышается также с увеличением степени дробления вещества, в которое введены феррочастицы; развитие здесь идет по линии: твердое вещество—зерна— порошок—жидкость. Примечания; 1. Переход к феполям можно рассматривать'как совместное примене¬ ние двух стандартов — 2*4.1 (введение ферровещества и магнитного поля) и 2.2.1 (дробление вещества). 2. Превратившись в феполь, вепольная система повторяет цикл раз¬ вития веполей — но на новом уровне, так как феполи отличаются высо¬ кой управляемостью и эффективностью. Все стандарты, входящие в группу 2.4, можно считать своего рода «изотопами» нормального ряда стандартов (группы 2.1—2.3). Выделение «фепольной линии» в отдельную группу 2.4 оправданно (во всяком случае, на этом этапе развития системы стандартов) исключительным практическим значением феполей. - Кроме того, «фепольный ряд» удобен, как тонкий исследовательский инструмент для изучения более грубого «вепольного ряда» и прогнозирования его развития. Авт. свид. I 045 945. Распылитель, содержащий емкость для жидкости с патрубками подачи и слива жидкости и электрод, соединенный с высоко¬ вольтным источником, отличающийся тем, что, с целью повышения дис¬ персности электроаэрозоля и упрощения эксплуатации распылителя, сна¬ ружи емкости расположена обмотка из провода, а внутри размещены гранулы из магнитно-твердого материала, намагниченные в магнитном поле. Авт. свид. 1 006 598. Способ предотвращения образования льда на поверхности водоема, включающий в себя создание на защищйемой поверхности теплоизоляционного слоя, образованного из гранул водоне- поглощающего теплоизоляционного материала легче воды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты путем ликвидации сноса теплоизоляционного материала течением, теплоизоляционный слой, выполненный из гранул металлоизолированного ферромагнетиками мате¬ риала, размещают между противоположно направленными магнитными полями. Авт. свид. 1 068 693. Мишень для стрельбы из лука. Выполнена в виде кольцевого электромагнита, заполненного сыпучим ферромагнитным материалом. Авт. свид. 329 333. Пневматический дроссель с электромагнитным управлением, содержащий канал для прохода воздуха, расположенный в корпусе, с которым соединены входной и выходной штуцеры, электро¬ 309
магнит, обмотка которого соединена с клеммами подачи входных сигналов и клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упро¬ щения конструкции дросселя, клапан в нем выполнен в виде ферромагнит¬ ного порошка, расположенного между сетками, установленными в канале. Авт. свид. 708 108. Способ временного перекрытия трубопровода путем закачки в него отверждающейся композиции до образования герметизи¬ рующего тампона, отличающийся тем, что, с целью повышения эффектив¬ ности, перед закачкой в трубопровод в композицию добавляют дисперсный адсорбент с ферромагнитными свойствами, а в процессе закачки в зоне формирования герметизирующего тампона на композицию воздействуют магнитным полем. Авт. свид. 933 927. Способ разрушения горных пород, заключающийся в том, что разрушение ведут жидкостью, содержащей ферромагнитные частицы, на которые воздействуют электромагнитным полем. 2.4.3. Эффективность феполей может быть повышена переходом к ис¬ пользованию магнитных жидкостей — коллоидных феррочастиц, взвешен¬ ных в керосине, силиконе или воде. Стандарт 2.4.3 можно рассматривать как предельный случай развития по стандарту 2.4.2. Авт. свид. 1 124 152. Устройство для снижения гидравлического со¬ противления в трубопроводе, содержащее средства для создания кольцево¬ го пристеночного слоя маловязкой жидкости, отличающееся тем, что, с целью снижения затрат, средство для создания кольцевого пристеночного слоя выполнено в виде постоянных магнитов, установленных на внешней поверхности трубопровода на расстоянии, равном 9,5—10 их ширины, при этом в качестве маловязкой жидкости используют магнитную жидкость. Авт. свид. 1 068 574. Плотина с изменяемым агрегатным состоянием, включающая закрепленную на флютбете замкнутую оболочку из эластич¬ ного материала и заполнитель, отличающаяся тем, что, с целью повыше¬ ния надежности в работе плотины, внутри оболочки размещен каркас из токопроводящей спирали, а в качестве заполнителя принята твердеющая в магнитном поле ферромагнитная жидкость. Авт. свид. 438 829. Заглушка, например, для герметизации трубопрово¬ да и горловин, выполненная в виде стакана под уплотнитель, отличаю¬ щаяся тем, что, с целью сокращения времени установки и снятия заглушки, на наружной поверхности стакана установлена электромагнитная катушка, а в качестве уплотнителя используется ферромагнитная жидкость. Авт. свид. 740 646. Магнитное транспортное устройство, преимущест¬ венно для транспортировки внутри герметичных камер, содержащее перемещаемый от привода в немагнитном трубопроводе ведущий магнит¬ ный элемент и связанную с ним через постоянный магнит ведомую тележку, расположенную вне трубопровода, отличающееся тем, что, с целью повы¬ шения надежности работы, ведущий элемент выполнен из магнитной жид¬ кости. Авт. свид. 985 076. Применение магнитной жидкости в качестве за¬ калочной среды. 2.4.4. Эффективность феполей может быть повышена за счет исполь¬ зования капиллярно-пористой структуры, присущей многим фепольным системам. Авт. свид. 1 013 157. Устройство для пайки волной припоя выполнено в виде магнитного цилиндра, покрытого слоем ферромагнитных частиц. Основное назначение — удаление излишков припоя. Одновременно пористая структура используется для подачи (как фитиль) флюса из внутренней полости цилиндра. 2.4.5. Если нужно повысить эффективность управления системой путем перехода к феполю, а замена веществ феррочастицами недопустима, переход осуществляют построением внутреннего или внешнего комплексно¬ го феполя, вводя добавки в одно из веществ: 310
Авт. свид. 751 778. Способ транспортирования деталей с помощью грузоподъемного электромагнита, отличающийся тем, что, с целью обеспе¬ чения транспортирования немагнитных деталей, последние предварительно засыпают магнитно-мягкими сыпучими материалами. 2.4.6. Если нужно повысить эффективность управления системой путем перехода от веполя к феполю, а замена веществ феррочастицами (или введение добавок и веществ) недопустима, то феррочастицы следует ввести во внешнюю среду и, действуя магнитным полем, менять параметры среды и, следовательно, управлять находящейся в ней системой (ст. 2.4.3). Авт. свид. 469 059. Способ демпфирования механических колебаний путем перемещения металлического неферромагнитного подвижного эле¬ мента между полюсами магнита, отличающийся тем, что, с целью умень¬ шения времени демпфирования, в зазор между полюсами магнита и под¬ вижным элементом вводят магнитную жидкость и меняют напряженность поля пропорционально амплитуде колебаний. В частности, если в системе используются поплавки или одна часть системы является поплавком, то в жидкость следует ввести ферромагнит¬ ные частицы и управлять кажущейся плотностью жидкости. Управление можно также вести, пропуская сквозь жидкость ток и действуя электро¬ магнитным полем. Авт. свид. 527 280. Манипулятор для сварочных работ, содержащий поворотный стол и узел, соединенный со столом, выполненный в виде поплавкового механизма, шарнирно соединенного через кронштейн со столом и помещенного в емкость с жидкостью, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости перемещения стола, в жидкость введена ферромаг¬ нитная смесь, а емкость с жидкостью помещена в электромагнитную обмотку. В качестве внешней среды могут быть использованы также электро- реологические жидкости, управляемые электрическими полями. 2.4.7. Если дана фепольная система, ее управляемость может быть повышена за счет использования физических эффектов. Авт. свид. 452 055. Способ повышения чувствительности измеритель¬ ных магнитных усилителей, заключающийся в использовании термического воздействия на сердечник магнитного усилителя, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня магнитных шумов, при работе усилителя поддер¬ живают абсолютную температуру сердечника равной 0,92—0,99 температуры Кюри материала сердечника (использован эффект Гопкинса). 2.4.8. Если дана фепольная система, ее эффективность может быть повышена путем динамизации, т. е. перехода к. гибкой, меняющейся струк¬ туре системы: Авт. свид. 750 264. Устройство для контроля толщины стенок полых изделий из немагнитных материалов, содержащее индуктивный преобра¬ 31 1
зователь с измерительноц схемой и ферромагнитный элемент, располагае¬ мые по разные стороны контролируемой стенки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измеренаягферромагнитный элемент выполнен в виде надувной эластичной оболочки, покрытой ферромагнитной пленкой. Авт. свид. 792 080. Способ имитации почвенной массы в устройствах для испытаний рабочих органов1 сельскохозяйственных машин, предусма¬ тривающий введение в ее состав ферромагнитных частиц, отличающийся тем, что, с целью расширения условий испытания рабочих органов сельско¬ хозяйственных машин, на частицы воздействуют электромагнитным полем, напряженность которого регулируют. 2.4.9. Если дана фепольная система, ее эффективность может быть повышена переходом от полей однородных или имеющих неупорядоченную структуру к полям неоднородным или имеющим определенную пространст¬ венную структуру (постоянную или переменную). Авт. свид. 545 479. Способ магнитной формовки профильных изделий из термопластов. В качестве пуансона используют ферропорошок, на ко¬ торый налагают температурное поле, превышающее в местах наименьшей вытяжки точку Кюрц: В частности, если веществу, входящему в феполь (или могущему войти в феполь), должна быть придана определенная пространственная структура, то процесс следует вести в поле, которое имеет структуру, соответствующую требуемой структуре вещества: Авт. свид. 587 183, Способ получения ворса на поверхности термоплас¬ тического материала, при котором ворс образуют путем вытяжки поверх¬ ностных слоев материала с последующим охлаждением, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и увеличения возмож¬ ности управления процессом ворсообразования, перед операцией вытяжки в поверхностные с/юи материала вводят ферромагнитные частицы* произ¬ водят нагрев термопластического материала до температуры его плавления, а вытяжку осуществляют путем извлечения ферромагнитных частиц посредством их контакта с электромагнитом. 2.4.10. Если дана «протофепольная» или фепольная система, ее эффективность может быть повышена согласованием ритмики входящих в систему элементов. Авт. свид. 698 663. Предложено при вибромагнитной сепарации ма¬ териала вращающееся магнитное поле реверсировать синхронно с виб¬ рациями. При этом уменьшается Сила сцепления между частицами ма¬ териала и повышается эффективность разделения. Авт. свид. 267 455. Способ транспортирования ферромагнитных сы¬ пучих и кусковых материалов путем сообщения им отрывной вибрации отличающийся тем, что, с целью повышения скорости транспортирования, 312
на вибрируемый материал в начале фазы его отрыва воздействуют импульсным магнитным полем, бегущим по направлению транспортирова¬ ния, причем длительность магнитных импульсов устанавливают равной фазе отрыва вибрируемого материала: 2.4.11. Если введение ферромагнетиков или намагничивание затруд¬ нено, следует воспользоваться взаимодействием внешнего электромагнит¬ ного поля с контактно подведенным или неконтактно индуцированными токами или взаимодействием этих, токов между собой. Авт. свид. 994 726. Спосо,б разрушения горных пород; для силового воздействия пропускают импульсный ток по двум параллельным провод¬ никам. Авт. свид. 1 033 417. Способ»захвата и удержания металлических не¬ магнитных изделий, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности, в процессе захвата и удержания изделия через тело- изделия в зоне действия магнитного поля пропускают электрический ток в на¬ правлении, перпендикулярном к силовым линиям магнитен Авт, свид. 865 200. Способ съема ягод со шпалерных культур путем колебания шпалерных проволок с привязанными к ним побегами, отличаю¬ щийся тем, что, с целью снижения затрат труда и повреждений шпалерных культур, берут магнит с постоянным по направлению магнитным полем, между полюсами которого располагают шпалерные проволоки, по которым пропускают переменный электрический ток, и вдоль упомянутых проволок перемещают магнит. Примечания: 1. Если феполи системы, в которые введены ферромагнитные частицы, то эполи — системы, в которые вместо ферромагнитных частиц действуют (или взаимодействуют) токи. 2. Развитие эполей, как и развитие феполей, повторяет обилую линию: простые эполи—комплексные эподи-^эпоЛи на внешней среде—Динамиза¬ ция—структурирование—согласование ритмики. Материал по эполям на¬ капливается, его анализ покажет, целесообразно ли выделить стандарты по эполям в отдельную группу. 3. Стандарт на эполи предложен И. Л. Викентьевым (Ленинград). 2.4.12. Особая форма эполей — электрореоЛогическай суспензия (взвесь тонкого кварцевого порошка, например в толуоле) с управляемой вязкостью. Если неприменима феррожидкость, может быть использована жидкость электрореологическая. Авт. свид. 425 660. Дебалансный возбудитель колебаний. Дебалансы размещены в электрореологической жидкости, Авт. свид. 495 467. Электрореологическая жидкость с изменяемой вяз¬ костью использована в амортизаторе транспортного средства, Авт. свид. 931 471. Применение электровязкой суспензии в устройстве для резки материалов в качестве зажимающей среды- Авт. свид. 934 143- Шланг, содержащий внутренний и наружный слой, между. которыми расположены слои электропроводных нитей, разделенных между собой слоем гибкого изоляционного материала, отличающийся тем, что, с целью возможности управления жесткостью, гибкий изолирую¬ щий материал выполнен пористым и пропитан электрореологической суспензией. Класс 3. Переход к надсистеме и на Микроуровень 3.1.1. Эффективность системы (на любом этапе развития) может быть повышена системным переходом 1-а: объединением системы с, другой систе¬ мой (или системами) в более сложную бисистему или полисистему. Авт. свид. 722 624, Способ транспортировки горячих слябов транзитом от слябингов к приемному рольганту широкополосного стана включающий 313
порезку слябов, их перемещение по рольгангу, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь тепла слябов путем уменьшения охлаждения каждого сляба, перемещение осуществляют пакетом, сложенным по крайней мере из двух слябов с последующим их разделением перед подачей в клеть. Примечания: 1. Для образования бисистем и полисистем в простейшем случае объе¬ диняют два или более вещества В1 или В2 (бивещественные и поли вещест¬ венные веполи). 2. Приведенный выше стандарт 2.2.1 тоже можно рассматривать как переход к полисистемам (хотя точнее считать стандарт 2.2.1. увеличением степени полисистемности). Единство противоположностей: разделение и объединение приводят к одному и тому же — образуются бисистемы и полисистемы. Патент США 3 567 547. Для получения изделий из тонких стеклянных пластинок заготовки склеивают в блок. После этого блок можно под¬ вергнуть машинной обработке без опасения повредить тонкие Пластинки. Здесь хорошо видна одна из главных особенностей полисистем: при образовании полисистемы возникает внутренняя среда (или создаются условия для ее возникновения) с особыми свойствами. В данном случае появляется возможность ввести во внутреннюю среду клей и получить не просто сумму пластинок, а единый блок. Обмазка клеем одной пластинки ничего бы не дала. Прочность одной пластинки можно повысить, заключив пластинку в большую «глыбу» застывшего клея (стандарт 1.1.3), но это увеличит стоимость обработки и снизит производительность. Другая характерная особенность бисистем и полисистем — эффект многоступенчатости. Авт. свид. 126 079. Способ наращивания скоростей вращения турбо¬ буров, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа оборотов ротора турбины при соблюдении допустимых величин скоростей движения потока рабочей жидкости, турбобур составляют из нескольких секций так, что вал ротора турбины первой секции присоединяют к корпусу турбины вто¬ рой секции и т. д., при этом скорость вращения валов ротора возрастает от первого к последующим. Примечание: 3. Возможно образование биполевых и полиполевых систем, а также вепольных систем, в которых одновременно мультиплицированы поля и вещества. Иногда мультиплицируется пара (П—В) или веполь в целом. Авт. свид. 321 195. Способ электронагрева металлических заготовок под обработку давлением, отличающийся тем, что, с целью обеспечения безокислительного нагрева, поверхностные слои заготовок в процессе нагрева интенсивно охлаждают (биполевая система). Авт. свид. 252 036. Получение электрохимическим способом отверстия, которое имеет расширение на середине глубины. Электрод (продольно) разделен на три части, на каждую подают свой потенциал. Примечание. 4. В предыдущих работах по стандартам переход к надсистеме рас¬ сматривался как завершающий этап развития систем. Предполагалось, что система сначала должна исчерпать резервы развития «на своем уровне», а потом перейти к надсистеме. Однако был накоплен обширный материал, свидетельствующий, что этот переход может совершаться на любом этапе развития системы. При этом дальнейшее развитие идет по двум линиям: совершенствуется образовавшаяся надсистема и продолжается развитие исходной системы. Нечто подобное имеет место в химии: более сложные 314
химические элементы образуются за счет надстройки новых электронных орбит и за счет достройки незавершенных внутренних орбит. 3.1.2. Повышение эффективности синтезированных бисистем и поли¬ систем достигается прежде всего развитием связей элементов в этих систе¬ мах. Примечание. Новообразованные бисистемы и полисистемы часто имеют «нулевую связь» (термин предложен А. Тимощуком), т. е. представляют собой просто «кучу» элементов. Развитие идет в направлении усиления межэлементных связей. С другой стороны, элементы в новообра¬ зованных системах иногда бывают соединены жесткими связями. В этих случаях развитие идет в направлении увеличения степени динамизации связей. Пример «ужесточения» связей. При групповом использовании подъем¬ ных кранов (тремя кранами по 60 т поднимают груз в 150 т) трудно синхро¬ низировать работу машин. Предложено (авт. свид. 742 372) устройство (жесткий многоугольник), объединяющее стрелы кранов. Пример динамизации связей. Первоначально катамараны имели кор¬ пуса, жестко соединенные между собой. Затем были введены подвижные связи, позволяющие менять расстояние между корпусами (например, авт. свид. 524 728 и 1 094 797). 3.1.3. Эффективность бисистем и полисистем повышается при увели¬ чении различия между элементами системы (системный переход 1-6): от одинаковых элементов (набор одинаковых карандашей) к элементам со сдвинутыми характеристиками (набор разноцветных карандашей), затем — к разным элементам (готовальня) и инверсным сочетаниям типа «элемент и антиэлемент» (карандаш с резинкой). Авт. свид. 546 445. При сварке толстых стальных листов электроды располагают один за другим, при этом сварочный ток у каждого последую¬ щего электрода и глубина его погружения в разделку кромок больше, чем у предыдущего (типичная полисистема со сдвинутыми характеристика¬ ми. Эффект достигнут в основном за счет перехода от обычной полисистемы к полисистеме со сдвинутыми характеристиками). Авт. свид. 645 773. Устройство для зажима деталей по внутренней поверхности, содержащее разрезной упругий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности зажима и расширения технологических возможностей устройства, упругий элемент выполнен в виде двух соеди¬ ненных между собой колец из материалов с различным коэффициентом линейного расширения. Авт. свид. 606 233. Электроакустический преобразователь, содержащий секционный активный элемент, отличающийся тем, что, с целью обеспечения температурной стабилизации электроакустических параметров, любые соседние секции активного элемента выполнены из материала с противо¬ положными по знаку температурными коэффициентами изменения пьезо¬ модуля. Авт. свид. 1 041 250. Генератор механических колебаний для сварки, содержащий выполненный в виде ролика фрикционный рабочий элемент, установленный с возможностью скользящефрикционного взаимодействия с обрабатываемым объектом и соединенный с вращательным приводом, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварки за счет уве¬ личения амплитуды и расширения частотного диапазона генерируемых колебаний, ролик выполнен в виде набора секций из материалов с раз¬ личными коэффициентами трения. Авт. свид. 1 001 988. Способ получения дисперсных систем путем вибрационных воздействий на среду в режиме вибротурбулизации путем введения в емкость со средой упругого резонатора и воздействия на емкость колебаниями резонансной частоты, отличающийся тем, что; с целью повы¬ шения экономичности процесса и его интенсификации, в емкость со средой 315
вводят несколько упругих резонаторов с различной частотой собственных колебаний. 3.1.4. Эффективность бисистем и полисисте,м повышается При сверты¬ вании систем прежде всего за счет сокращения вспомогательных частей. Например, двухстволка имеет один приклад. Полностью свернутые бисисте¬ мы и полисистемы снова становятся моносистемами, цикл может повторять¬ ся на новом уровне. Авт. свид. 408 586. Тепловая электрическая станция с котельными агрегатами башенного типа, отличающаяся тем, что, с целью сокращения коммуникаций, упрощения монтажных работ и уменьшения опорной пло¬ щади фундаментов, все котельные агрегаты сгруппированы в едином блоке с расположенной на нем общей дымовой трубой. Авт. свид. .111 144. Увеличение защитной мощности холодильного кос¬ тюма для горноспасателей наталкивалось на весовой барьер. Предложено объединить холодильную и дыхательную системы в единый скафандр, в котором одно холодное вещество (жидкий кислород) выполняёт'две функ¬ ции: сначала испаряется, а потом' идет на дыхание. Отпадает необхо¬ димость в тяжелом дыхательном аппарйте; это позволяет во много раз увеличить запас холодильного вещества. Авт. свид. 287 967. Способ переработки соленых руд, при котором дробление, измельчение и растворение руды ведут в одном устройстве за один цикл (до этого операции осуществляли Последовательно ё отдельных аппаратах). 3.1.5. Эффективность бисистем и полисистём может быть повышена распределением несовместимых свойств между Системой и ее частями. Это — системный переход 1 -в: используют двухуровневую систему, в которой вся система в целом обладает свойством С, а ее части (частицы) — свой¬ ством анти-С. Авт. свид. 510 350. Рабочая часть тисков для зажима деталей слож¬ ной формы: каждая часть (стальная втулка) твёрдая, а в целом заЖим податливый и способен менять форму. 3.2.1. Эффективность системы (на любом этапе развития) может быть повышена системным переходом 2: с макроуровня на микроуройень — систему или ее часть заменяют веществом, способным при взаимодействии с полем выполнять требуемое действие. Авт. свид. 275 751. Регулируемый лабиринтный насос, содержащий цилиндрический ротор и статор с многозаходной нарезкой противополож¬ ного направления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возмож¬ ности регулирования насоса с помощью изменения температуры, ротор и статор выполнены из материалов с разными коэффициентами линейного расширения. Примечание. 1. Приведенный пример может показаться странным: насос остался насосом; в чем же принципиальная новизна? Из-за несовершенства дей¬ ствующих норм оформления изобретений запатентован «регулируемый лабиринтный насос». На самом деле насос остается неизменным, новизна в способе его регулирования. Вместо громоздкого и малоэффективного механического способа использобан принципиально иной (тепловой) способ регулирования. Авт. свид. 339 397. Устройство для безопилочного резания древесины, включающее станину и рабочий орган с режущим инструментом, отличйю- щийся тем, что, с целью повышения производительности и качества пиле¬ ния, режущий инструмент выполнен из магнитосТрикционного материала с двухсторонней заточкой передней грани и соединен через электромеха¬ нические преобразователи с высокочастотным генератором. Примечания: 2. В предыдущих работах по стандартам предполагалось, как и при рассмотрении перехода к надсистеме (см. примечание 4 к стандарту 3.1.1), 316
что переход на микроуровень целесообразен при исчерпании ресурсов развития системы. По современным .представлениям переход на микро¬ уровень возможен на любом этапе развития системы. 3. Переход макро—микро — понятие обобщенное. Существует мно¬ жество уровней «микро» (домены, молекулы, атомы и т. д.) -г- соответ¬ ственно имеется много разных переходов на микроуровень, а также мно¬ жество переходов с одного микроуровня на другой, более низкий. По этим переходам накапливается материал, который, вероятно, приведет к появле¬ нию новых стандартов подкласса 3.2. Класс 4. Стандарты на обнаружение и измерение системы 4.1.1. Если дана задача на обнаружение или измерение, целесообразно так изменить систему, чтобы вообще отпала необходимость в решении этой задачи. Авт. свид. 505 706. Способ индукционного нагрева деталей. Для само- фиксации заданной температуры между индуктором и деталью помещают соль с температурой плавления, равной заданной температуре. Авт. свид. 471 395. Индукционная печь для нагрева токами промыш¬ ленной частоты, включающая тигель и индуктор, отличающаяся тем, что, с целью поддержания заданного режима нагрева, тигель выполнен из ферромагнитного материала, точка Кюри которого равна заданной темпе¬ ратуре нагрева. 4.1.2. Если дана задача на обнаружение или измерение и нельзя применить стандарт 4.1.1, то целесообразно заменить непосредственные операции над объектом операциями над его копией или снимком. Авт. свид. 241 077. Измерение деформаций оболочек затруднено тем, что оболочки эти являются частью громоздкой конструкции. Предложено изготавливать слепки (до деформации и после нее) и вести измерения на слепках. Вместо непосредственного обмера бревен, погруженных на железно¬ дорожную платформу, измерение ведут по фотоснимку, сделанному в определенном масштабе. В частности, если нужно сравнить объект с эталоном с целью выявления отличий, то задачу решают оптическим совмещением изображения объекта с эталоном, причем изображение объекта должно быть противоположно по окраске эталону или его изображению. Аналогично решают задачи на измерение, если есть эталон или его изображение. Авт. свид. 350 219. Контроль пласТинки с просверленными отверстиями ведут, совмещая желтое изображение пластинки с синим изображением эталона. Если на экране появляется желтый цвет, значит в контролируемой пластинке отсутствует отверстие. Появление синего цвета означает, что на пластинке есть лишнее отверстие. Авт. свид. 359 512. Способ сличения объектов, заключающийся в проектировании изображений сличаемых объектов на экран и совмещении идентичных участков изображений, отличающийся тем, что, с целью по¬ вышения надежности процесса сличения, изображения сличаемых матери¬ алов проектируют на экран во взаимно исключающих контрастах, напри¬ мер, негативное и позитивное или красное и синее. 4.1.3. Если дана задача на измерение и нельзя применить стандарты 4.1.1 и 4.1.2., то целесообразно перевести ее в задачу на последовательное обнаружение изменений. Авт. свид. 186 366. При дьбыче медных руд камерным способом об¬ разуются огромные подземные залы, камеры. От взрывов и других причин потолок (кровля) камер местами отслаивается, падает. Необходимо регу¬ лярно следить за состоянием потолка, измерять образующиеся «ямы». Но как это сделать, если потолок — нй высоте пятиэтажного дома? Пред¬ ложено при Подготовке камер заранее бурить в кровле скважины — сбоку, над потолком — и закладывать в них разноцветные люминисцирующие 317
вещества. Если в каком-то месте выпала порода и образовался купол, это легко обнаружить по свечению люминофора. А по цвету можно судить о высоте образовавшегося купола. Примечание. Любое измерение производится с определенной сте¬ пенью точности. Поэтому в задачах на измерение, даже если речь в них идет о непрерывном измерении, всегда можно выделить элементарный акт измерения, состоящего из двух последовательных обнаружений. Рас¬ смотрим, например, задачу об измерении диаметров шлифовального круга. Измерение нужно вести с определенной (и отнюдь не безграничной) точ¬ ностью. Допустим, требуется точность в 0,01 мм. Это значит, что круг можно рассматривать состоящим из концентрических окружностей, причем рас¬ стояние между окружностями — 0,01 мм. Задача сводится к вопросу: как обнаружить, что совершился переход от одной окружности к другой? Фиксируя такие переходы и зная их число, мы всегда можем вычислить диаметр круга. Переход от расплывчатого понятия «измерение» к четкой модели «два последовательных обнаружения» резко упрощает задачу. 4.2.1.»Если невепольная система плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают, достраивая простой или двойной веполь с по¬ лем на выходе: Авт. свид. 269 558. Способ обнаружения момента начала кипения жид¬ кости (т. е. появление в жидкости пузырьков В2). Через жидкость про¬ пускают ток — при появлении пузырьков резко возрастает электрическое сопротивление. Авт. свид. 305 395. Способ обнаружения и счета инородных включений в жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, исследуемую среду облучают электромагнитными колебаниями сверхвысо¬ кой частоты и регистрируют форму и амплитуду рассеянных частицами колебаний, по которым судят о количестве включений в жидкости. Примечание. Вепольные группы типичны для ответов на задачи по обнаружению и измерению. 4.2.2. Если система (или ее часть) плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают переходом к внутреннему или внешнему комплексному веполю, вводя легко обнаруживаемые добавки. Авт. свид. 277 805. Способ обнаружения неплотностей в холодильных агрегатах, заполненных фреоном и маслом, преимущественно домашних холодильников, отличающийся тем, что, с целью повышения точности опре¬ деления мест утечек, в агрегат вместе с маслом вводят люминофор, осве¬ щают агрегат в затемненном месте и определяют места утечки по свечению люминофора в просачивающемся через неплотности масле. Авт. свид. 110 314. Способ определения фактической площади кон¬ 318
такта поверхностей, отличающийся тем, что для окрашивания поверх¬ ностей применяют люминисцентные краски. 4.2.3. Если систему трудно обнаружить или измерить в какой-то мо¬ мент времени и нет возможности ввести в объект добавки, то эти добавки, создающие легко обнаруживаемое и легко измеряемое поле, следует ввести во внешнюю среду, по изменению состояния которой можно судить об изменении состояния объекта: Авт. свид. 260 249. Для контроля износа двигателя нужно определить количество «стершегося» металла. Частицы эти поступают во внешнюю среду — масло. Предложено добавлять в масло люминофоры: металличе¬ ские частицы являются гасителями свечения. 4.2.4. Если во внешнюю среду нельзя ввести извне добавки по стан¬ дарту 4.2.З., эти добавки могут быть получены в самой среде, например, ее разложением или изменением агрегатного состояния. В частности, в качестве таких добавок часто используют газовые или паровые пузырьки, полученные электролизом, кавитацией и другими способами. Задача об измерении скорости потока жидкости в трубе (введение добавок извне исключено по условиям задачи). Решение: метку получают, используя кавитацию, дающую скопление мелких и потому устойчивых пузырьков. 4.3.1. Если дана вепольная система, эффективность обнаружений и измерений в ней может быть повышена за счет использования физических эффектов. Авт. свид. 170 739. Исчезновение люминисцентных свойств у некоторых веществ в присутствии очень небольшого количества влаги. Авт. свид. 415 516. Редкое изменение показателя преломления света у алмазного зерна при изменении температуры. В частности, желательно, чтобы вещества в веполе образовывали термопару, безвозмездно дающую сигналы о состоянии системы. «Сиг¬ нальное поле» может быть получено также за счет индукции. Авт. свид. 715 838. Подшипник скольжения, содержащий антифрик¬ ционный вкладыш, установленный в токопроводящей обойме, контактирую¬ щей с токопроводящим корпусом, и подключенную к блоку защиты термо¬ пару, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты от перегрева, термопара образована обоймой и корпусом. Авт. свид. 1 046 636. Способ регистрации разрушения изделий, вклю¬ чающий нанесение на контролируемую поверхность чувствительного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в качестве чувстви¬ тельного слоя используют магнитную пленку и размещают на ней токопро¬ водящий контур, а о разрушении изделий судят по эдс индукции, возни¬ кающей в контуре. 4.3. 2. Если невозможно непосредственно обнаружить или измерить происходящие в системе изменения и если нет возможности пропустить сквозь систему поле, задачу решают возбуждением в системе резонансных колебаний (всей системы или ее какой-то части), по изменению частоты которых можно определить происходящие в системе изменения:
Авт. свид. 271 051. Способ измерения массы вещества в резервуаре, например жидкого, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, возбуждают механические резонансные колебания системы резервуар вещество, измеряют их чистоту, по величине которой судят о массе вещества. Авт. свид. 244 690. способ определения линейного веса движущейся нити, заключающийся в том, что нить располагают на двух опорах, одной из которых сообщают механические колебания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве задатчика частоты коле¬ баний опоры используют измеритель резонансных колебаний нити, а линей¬ ный вес определяют по частоте колебаний на выходе измерителя. Авт. свид. 560 563. Способ контроля выдаивания долей вымени жи¬ вотных при машинном доении, включающий определение степени опорож¬ нения вымени по изменению физических свойств его с помощью известных устройств, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, определение степени опорожнения долей вымени ведут по изменению уровня и частоты акустических колебаний, возникающих в них. 4.3.3. Если невозможно применить стандарт 4.3. 2., о состоянии системы судят по изменению собственной частоты объекта (внешней среды), связанного с контролируемой системой. Авт. свйд. 438 873. Способ измерения количества материала в кипящем слое, например в аппарате для обжига цементного клинкера, отличающийся тем, что, с цельк) повышения точности измерения, количество материала оп¬ ределяют по изменению амплитуды автоколебаний газа над кипящим слоем. 4.4.1. Веполи с немагнитными полями имеют Тенденцию перехода в «протофеполи», т. е. веполи с магнитным веществом и магнитным полем Авт. свид. 222 892. Способ обнаружения герметизированных отверстий, например, в подводной части корпуса законсервированного корабля, от¬ личающийся тем, что, с целью повышения надежности и ускорения про¬ цесса поиска местонахождения герметизирующего отверстия, в патрубок отверстия перед его герметизацией закладывают излучающий элемент, например, постоянный магнит с направлением создаваемого им магнитного поля по нормали к наружной обшивке корпуса, и обнаруживают это от¬ верстие при помощи индикатора, например магнитометра, по наибольшей величине местной напряженности магнитного поля. 4. 4. 2. Если нужно повысить эффективность обнаружения или измере¬ ния «протофепольными» и вепольными системами, необходимо перейти к фе- полям, заменив одно из веществ ферромагнитными частицами (или добавив ферромагнитные частицы) и обнаруживая или измеряя магнитное поле: Авт. свид. 239 633. Способ определения степени затвердевания (раз¬ мягчения) полимерных составов, отличающийся тем, что, с целью нерйз- рушающего контроля, в состав вводят магнитный порошок и измеряют изменение магнитной проницаемости состава в процессе его затвердевания ( размягчения). 4.4. 3. Если нужно повысить эффективность обнаружения или изме¬ рения системы путем перехода к феполю, а замена вещества ферромагнит¬ ными частицами недопустима, то переход к феполю осуществляют постро¬ ением комплексного феПоля, вводя добавки в вещество: 320
Авт. свид. 754 347. Гидроразрыв пласта осуществляют, действуя жидкостью под давлением на горную породу. Для контроля за жидкостью в нее вводят ферропорошок и осуществляют магнитный каротаж. 4. 4. 4. Если нужно повысить эффективность обнаружения или измере¬ ния системы путем перехода от веполя к феполю, а введение феррочастиц недопустимо, то феррочастицы следует ввести во внешнюю среду. При движении модели корабля в воде возникают волны. Для изуче¬ ния характера волнообразования в воду добавляют частицы ферропорошка. 4. 4. 5. Если нужно повысить эффективность фепольной измерительной системы, необходимо использовать физические эффекты, например, пере¬ ход через точку Кюри, эффекты Гопкинса и Баркгаузена, магнитоупру¬ гий эффект и т. д^ Авт. свид. 115 128. Способ измерения температуры при помощи ин¬ дуктивного датчика, свойства магнитопровода которого изменяются в за¬ висимости от изменения его температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, магнитопровод разогревают (или охлаж¬ дают) до температуры, близкой к точке Кюри, при которой незначительное изменение температуры магнитопровода вызывает резкое изменение его проницаемости (эффект Гопкинса). Авт. свид. 1 035 426. Сигнализатор уровня жидкости, содержащий камеру из немагнитного материала, внутри которой помещен магнит, опре¬ деляющий положение уровня жидкости, а снаружи — магнитоуправляемый контакт, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, магнит внутри камеры закреплен на высоте контролируемого уровня и покрыт термочувствительным материалом, точка Кюри которого ниже температуры, контролируемой жидкости Авт. свид. 332 758. Устройство для непрерывного индукционного нагрева штучных заготовок, перемещаемых с регулируемой скоростью под действием подающего механизма, связанного с электродвигателем, в камеру высокочастотного нагрева с цилиндрическим индуктором, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического контроля и регулирования температуры нагрева заготовок, оно снабжено индукционной катушкой, устанавливаемой в нагревательной камере индуктора в зоне нагрева за¬ готовок до температуры, вызывающей потерю магнитных свойств и связан¬ ной с ней и электродвигателем исполнительной преобразующей схемой. Авт. свид. 266 029. Магнитная муфта скольжения, содержащая корпус и многополюсный ротор с постоянными магнитами, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения автоматического включения и выключения муфты при заданной температуре, она снабжена шунтами, установленными между полюсами ротора и выполненными из термореактивного материала, имеющего характеристику магнитной проницаемости с точкой Кюри, соответствующей заданной температуре, а корпус и ротор изготовлены из материала с точкой Кюри, соответствующей температуре выше заданной (бисистемный переход через точку Кюри). Авт. свид. 504 944. Способ измерения усилия, заключающийся в из¬ менении микроструктуры элемента, имеющего доменную структуру, и пре¬ образовании изменений микроструктуры в электрический сигнал, отличаю¬ щийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в нем регистрируют число скачкообразных изменений микроструктуры эле¬ мента, по которому и судят о величине измеряемого усилия (эффект Баркгаузена). Авт. свид. 563 556. Способ измерения толщины металлопокрытий, заключающийся в том, что металлопокрытие подвергают электролити¬ ческому растворению, окончание которого фиксируют по сигналу электро¬ литического взаимодействия с основой, отличающийся тем, что, с целью по¬ вышения точности измерения немагнитных металлопокрытий на ферромаг¬ нитной основе, в качестве сигнала электролитического взаимодействия с основой используют шумы Баркгаузена. 21 зак № 91188 32 1
4. 5. 1. Эффективность измерительной системы (на любом этапе разви¬ тия) может быть повышена переходом к бисистеме или полисистеме. Задача об измерении температуры тела маленького жука-долгоносика. В стакан помещают много жуков. Между жуками возникает внутренняя среда, температура которой равна температуре жуков. Измерение ве¬ дут с помощью обыкновенного медицинского термометра. Авт. свид. 256 570. Устройство для измерения длины прыжка водно¬ лыжника. Если под трамплином установить два микрофона: один над во- Зой, а другой под водой, то разность времени прохождения воздушной и подводной волн будет пропорциональна длине прыжка. 4.5.2. Измерительные системы развиваются в направлении: измерение функции—измерение первой производной функции—измерение второй про¬ изводной функции. Авт. свид. 998 754. Способ определения напряженного состояния горного массива, при котором измеряют не само электросопротивление породы (как было раньше), а скорость изменения электросопротивления. Класс 5. Стандарты на применение стандартов 5.1.1. Если нужно ввести в систему вещество, а это запрещено усло¬ виями задачи или недопустимо по условиям работы системы, то следует использовать обходные пути: 1. Вместо вещества используют «пустоту». Авт. свид. 245 425. Способ образования тензометрической сетки внутри модели из прозрачного материала путем заливки в тело модели сетки из нити, отличающийся тем, что, с целью исключения искажения поля напря¬ жений нитями, после затвердевания материала модели нити удаляют, в результате чего внутри модели образуется тензометрическая сетка из ци¬ линдрических микропустот. В качестве материала можно использовать, например, тонкие медные нити, удаляемые затем воздействием кислоты. 2. В место^ вещества вводят поле. Авт. свид. 500 464. Для измерения степени вытяжки нити на ходу на нить наносят электрические заряды и определяют изменение линейной плотности заряда. 3. Вместо внутренней добавки используют добавку наружную. Авт. свид. 360 540. Как измерить толщину стенки полого керамическо¬ го сосуда? В сосуд заливают жидкость с высокой электропроводностью, подводят к жидкости один электрод и измеряют толщину стенки в любом месте, прикладывая снаружи другой электрод омметра. 4. Вводят в очень малых дозах особо активную добавку. . Авт. свид. 427 982. Смазка для волочения труб на основе минерально¬ го масла, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидродинами¬ ческого давления смазки в очаге деформации, в ее состав введено 0,2— 0,8 вес. % полиметакрилата. 5. Вводят в очень малых дозах обычную добавку, но располагают ее концентрированно — в отдельных частях объекта. В полимер вводят (чтобы сделать его электропроводным) ферро¬ частицы и располагают их в виде отдельных линий, нитей. 6. Добавку вводят на время. Авт. свид. 458 422. Способ бесконтактной магнитной ориентации де¬ талей по авт. свид. 360 116, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффекта ориентации без дополнительных энергозатрат, при ориентации полых деталей в последние предварительно вводят ферромагнитные тела. 7. Вместо объекта используют его копию (модель), в которую до¬ пустимо введение добавок. Авт. свид. 499 577. Способ получения множества сечений путем созда¬ ния набора моделей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности 322
стереометрических исследований, плоскости сечений трехмерных тел имити¬ руют горизонтальной поверхностью жидкости, помещенной внутри прозрач¬ ной модели, которой придают различные положения в пространстве. 8. Добавку вводят в виде химического соединения, из которого она потом выделяется. Авт. свид. 342 761. Способ пластификации древесины путем обработ¬ ки аммиаком, отличающийся тем, что, с целью обеспечения пластифи¬ кации поверхностей трения в процессе работы, пропитку древесины произ¬ водят солями, разлагающимися при температуре трения, например ^Н<)2СОз. 9. Добавку получают разложением внешней среды или самого объекта, например, электролизом или изменением агрегатного состояния части объекта или внешней среды. Авт. свид. 904 956. Способ размерной электрохимической обработки, осуществляемый с присутствием газа в электролите, отличающийся тем, что, с целью интенсификации удаления продуктов растворения, газ в электролите образуют посредством электролиза последнего перед зоной обработки. 5.1.2. Если дана система, плохо поддающаяся нужным изменениям и условия задачи не позволяют заменить инструмент или ввести добавки, то вместо инструмента используют изделие, разделяя его на части, взаимо¬ действующие друг с другом. Авт. свид. 177 761. Способ подачи быстрорасслаивающейся рабочей жидкости в рабочую камеру анодно-механического станка, отличающийся тем, что, с целью лучшего перемешивания, жидкость подается в зону обработки двумя встречными потоками. Авт. свид. 412 449. Способ термообработки сыпучих материалов, на¬ пример сахарного песка, в барабанной сушилке путем конвенктивной сушки и последующего охлаждения в противотоке с газообразным агентом, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и отделения мелкой фракции, материал предварительно завихряют, а теплоноситель для конвективной сушки и охлаждающий агент подают навстречу друг другу и отсасывают отработавшие газы со взвешенной в них мелкой фрак¬ цией материала из зоны их смещения. Авт. свид. 719 809. /. Способ получения металлических порошков, включающий распыление струи металлического расплава вихревым газо¬ вым потоком, отличающийся тем, что, с целью повышения дисперсности порошка, струе металлического расплава сообщают вращательное движе¬ ние относительно ее оси. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вращательное движение струн металлического расплава осуществляют противоположно направле¬ нию вихревого газового потока. Авт. свид. 726 256. Способ гашения энергии потока, включающий разделение его на отдельные потоки, закручивание их и последующее объединение, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности гашения, потоки размещают один внутри другого и закручивают в проти¬ воположных направлениях. Авт. свид. 727 942. Способ сжигания топлива путем подачи в зону горения смеси топлива, воздуха и предварительно подогретого сыпучего материала, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса горения с одновременным уменьшением вредных выбросов, смесь топлива, воздуха и сыпучего материала подают по крайней мере двумя встречными сталкивающимися потоками. Авт. свид. 749 571. Способ дробления стружки при токарной обра¬ ботке заготовок со снятием больших припусков, заключающийся в разде¬ лении снимаемого припуска с последующим получением направленных и независимых друг от друга потоков стружки, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона дробления стружка и уменьшения усилий 323
резания, независимые потоки стружки направляют навстречу друг другу с последующим их столкновением между собой и дроблением на элементы путем взаимодействия сил сталкивающихся потоков стружки. В частности, если в систему входит поток мелкодисперсных частиц и надо увеличить сепень управления этими частицами, поток слеАует раз¬ делить на части, заряженные одноименно или разноименно. Если весь поток заряжен одноименным электричеством, то противоположный заряд должна нести одна из частей системы. Авт. свид. 259 019. Способ электрической коагуляции аэрозоля в шахтах для очистки воздуха сухим пылеосаждением, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности пылеулавливания, пылевой потек разделяют на две части, каждую из которых заряжают разноименно и направляют навстречу друг другу. 5. 1.3. Введенное в систему вещество (после того, как оно сработало) должно исчезнуть или стать неотличимым от вещества, ранее бывшего в системе или во внешней среде. Чтобы вести индукционную плавку окиси бериллия (или алюминия), нужно ввести в окись проводник (окись — диэлектрик; приобретает электро¬ проводность только в расплаве). Введение проводника может загрязнить окись (плавка производится для получения чистых кристаллов). Решение: вводят металлический бериллий (алюминий). Он обеспечивает «прием» индукционного поля и нагрев окиси. А при высокой температуре бериллии сгорает, превращаясь в окись и, следовательно, не загрязняя расплав. Авт. свид. 588 025. Способ очистки внутренних поверхностей полых изделий путем прокачки через изделия жидкости с наполнителем, отли¬ чающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и обеспе¬ чивания возможности полного удаления остатков наполнителя, в качестве последнего используют гранулы легкоиспаримого вещества. Авт. свид. 1 013 709. Льдохранилище, содержащее корпус, выполненный из теплоизоляционного материала, отличающийся тем, что, с целью пред¬ отвращения загрязнения воды при размораживании льда, в качестве теплоизоляционного материала используют искусственный нетоксичный тугоплавкий лед, полученный из смеси воды с метаном. 5.1.4. Если нужно ввести большое количество вещества, а это за¬ прещено условиями задачи или недопустимо по условиям работы систе¬ мы, то в качестве вещества используют «пустоту» в виде надувных кон¬ струкций или пены. Патент СССР 320 102. Для перемещения аварийных самолетов под крыльями устанавливают надувные емкости. При наполнении воздухом емкости плавно приподнимают самолет. Под емкости могут быть установле¬ ны тележки для транспортировки. Авт. свид. 895 858. Способ формирования лесосплавного пучка, состоя¬ щий в укладке бревен в накопитель, их обвязке и формировании между ними подплава, отличающийся тем, что, с целью повышения степени пла¬ вучести, подплав формируют путем заполнения свободного пространства между бревнами внутри пучка смесью полиизоционата с полиэфирами, образующими пенопласт. Примечания. 1. Применение надувных конструкций — стандарт на макроуровне. Использование пены — тот же стандарт на микроуровне. 2. Стандарт. 5.1.4. часто используют совместно с другими стандартами. 5. 2. 1. Если в вепольную систему нужно ввести поле, следует прежде всего использовать уже имеющиеся поля, носителями которых являются входящие в систему вещества. Способ отделения пузырьков газа от жидкости в потоке жидкого кислорода. В системе два вещества. Оба являются носителями механи¬ ческого поля. Для решения задачи достаточно преобразовать движение этих веществ, «закрутив поток». Центробежная сила отожмет жидкость к стенкам, а газ — к оси трубопровода. 324
5. 2. 2. Если нужно ввести поле, а по стандарту 5. 2. 1 это сделать не¬ возможно, то следует использовать поля, имеющиеся во внешней среде. Авт. свид. 414 354. Для удаления влаги с проезжей части моста используют тягу, создаваемую эжектором, опущенным в реку. 5. 2.3. Если в систему нужно ввести поле, и это нельзя сделать по стандартам 5.2.1 и 5.2/2, следует использовать поля, носителями или источниками которых могут «по совместительству» стать вещества, имею¬ щиеся в системе или во внешней среде. Авт. сид. 504 932. Сигнализатор уровня жидкости, преимущественно топлива, содержащий поплавок с контактом, корпус с другим контактом, изолированным от него, и индикатор, в цепь которого включены указанные контакты, отличающийся тем, что, с целью исключения источника питания в сигнальной цепи и предотвращения возможного искрообразования на контактах, контакты корпуса и поплавка выполнены из разнородных ме¬ таллов, например меди и константана, образующих при замыкании холод¬ ный спай термопары, а другой спай, расположенный вне объекта контроля, снабжен источником подогрева. Авт. свид. 225 992. Электромагнитный насос для перекачивания рас¬ плавленного металла или жидкого электропроводного теплоносителя, включающий электромагнит и электрический контур, отличающийся тем, что, с целью исключения внешнего источника электрического питания, в нем в качестве источника питания применен замкнутый контур, состоящий из двух полупроводниковых термоэлементов, имеющих форму пластин и расположенных между холодной коммутационной пластиной термоэлемента и горячей коммутационной пластиной, имеющей полость, по которой про¬ текает горячий перекачиваемый жидкий теплоноситель и которая располо¬ жена между полюсами электромагнита. Авт. свид. 356 489. Система обрабатываемая деталь—режущий ин¬ струмент использована как термопара в устройстве для измерения темпе¬ ратуры резания. Авт. свид. 568 538. Абразив нанесен на проволочный каркас, выпол¬ ненный в виде термопары. Шлифовальный круг сам сигнализирует о тем¬ пературе в зоне шлифования. В частности, если в системе имеются ферромагнитные вещества, ис¬ пользуемые чисто механически, следует использовать также их магнитные свойства для получения дополнительных эффектов: улучшения взаимо¬ действия элементов,, получения информации о работе и состоянии системы и т. д. Авт. свид. 518 591. Мальтийский механизм, содержащий ведущее зве¬ но и ведомый мальтийский крест, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, ведущее звено снабжено секторами из магнитомягкого материала с установленными в них постоянными магнитами, а мальтийский крест снабжен пластинками из гистерезисного материала. 5.3:1. Эффективность применения вещества (без введения других веществ) может быть повышена фазовым переходом 1, т. е. заменой фазо¬ вого состояния имеющегося вещества. Авт. свид. 252 262. Энергоснабжение пневмосистем в шахтах — на ос¬ нове сжиженного (а не сжатого) газа. 5. 3. 2. Двойственные свойства могут быть обеспечены фазовым пере¬ ходом 2, т. е. использованием веществ, способных переходить из одного фазового состояния в другое в зависимости от условий работы. Авт. свид. 166 202. Применение в качестве рабочих тел в газотурбин¬ ных установках замкнутого цикла газовых систем (например, #204, Л/2С2, N0^4 + С02 и др.), в которых в результате обратимых химических реак¬ ций, сопровождающихся тепловым эффектом, газовая постоянная увели¬ чивается уёред турбиной и уменьшается перед компрессором до перво¬ начальной величины. 325
(Газовые смеси обладают свойством обратимой диссоциации-реком¬ бинации с выделением и погашением тепла.) Авт. свид. 1 003 163. Конденсатор переменной емкости, содержащий две обкладки с расположенным между ними диэлектриком и узел регу¬ лирования температуры диэлектрика, отличающийся тем, что, с целью уве¬ личения диапазона изменения емкости, диэлектрик состоит из двух слоев, один из которых выполнен из материала с диэлектрической проницаемостью, не зависящей от температуры, а другой — из материала с фазовым пере¬ ходом металл—диэлектрик. 5. 3. 3. Эффективность системы ?может быть повышена за счет фазо¬ вого перехода 3, т. е. использования явлений, сопутствующих фазовому переходу. Авт. свид. 601 192. Приспособление для транспортировки мороженых грузов имеет опорные элементы в виде брусков льда (снижение трения за счет таяния). 5. 3. 4. Двойственные свойства системы могут быть обеспечены фазо¬ вым переходом 4 — замена однофазового состояния двухфазовым. Патент США 3 589 468. Для глушения шума, а также для улавлива¬ ния испарений, запахов и стружек при резании покрывают пеной зону резания; пена проницаема для инструмента, но непроницаема для шума> испарений и т. д. Авт. свид. 936 962. Способ промывки фильтров с зернистой загрузкой, включающий взрыхление загрузки и последующее вымывание загрязнений восходящим потоком промывной воды, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения травматизации рыбы, активную среду перед подачей ее из сопла насыщают газом. 5.3. 5. Эффективность технических систем, полученных в результате фазового перехода 4, может быть повышена введением взаимодействия (физического, химического) между частями (или фазами) системы. Авт. свид. 224 7#43. Двухфазное рабЬчее тело для компрессоров и теплосиловых установок, состоящее из газа и мелких частиц твердого тела, отличающееся тем, что, с целью дополнительного сжатия газа в холо¬ дильнике и компрессоре и дополнительного расширения в нагревателе, в качестве твердой фазы использованы сорбенты с общей или избиратель¬ ной поглотительной способностью. Авт. свид. 282 342. Применение в качестве рабочего тела для контуров бинарного цикла энергетической установки химически реагирующих ве¬ ществ, диссоциирующих при нагревании с поглощением тепла и уменьше¬ нием молекулярного веса и рекомбинирующих при охлаждении к исходному состоянию. 5.4.1. Если объект должен периодически находиться в разных фи¬ зических состояниях, то переход следует осуществлять самим объектом за счет использования обратных физических превращений, например, фазовых переходов, ионизации—рекомбинации, диссоциации—ассоциации и т. д. Авт. свид. 177 497. Молниеотвод в виде газоразрядной трубки сам включается при возникновении молнии: газ ионизируется, становится про¬ водником. После исчезновения молнии ионы сами рекомбинируют, газ становится электронейтральным, а молниеотвод непроводящим и потому( не дающим радиотени. Авт. свид. 820 836. Автоматическая заслонка, содержащая корпус, клапан и термочувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения конструкции, она имеет уста¬ новленную на корпусе перемычку, на которой закреплен клапан, состоя¬ щий из двух загнутых пластин, выполненных из металла, обладающего «памятью формы». 5.4.2. Если необходимо получить сильное действие на выходе'при слабом действии на входе, необходимо привести вещество-преобразователь 326
в состояние, близкое к критическому. Энергия запасается в веществе, а входной сигнал играет роль «спускового крючка». Авт. свид. 969 327. Способ усиления упругих волн, включающий ввод в твердое тело упругой волны и наложение поля внешнего источника энер¬ гии, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воз¬ можностей путем усиления ударных волн, перед вводом упругой волны твердое тело деформируют, нагревают его до температуры, меньшей темпе¬ ратуры фазового перехода второго рода на величину скачка температуры при прохождении упругой волны по нему. Авт. свид. 416 586. Способ испытания изделий на герметичность, заключающийся в том, что изделие погружают в обезгаженную жидкость, создают перепад давления в полости изделия и над жидкостью, обеспечи¬ вая более высокое давление в полости, и по пузырькам в жидкости обна¬ руживают места нарушения герметичности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности испытания, жидкость при испытании поддер¬ живают в состоянии перегрева. 5. 5. 1. Если для решения задачи нужны частицы вещества (например ионы) и непосредственное их получение невозможно по условиям задачи, требуемые частицы надо получить разрушением вещества более высокого структурного уровня (например молекул). Авт. свид. 741 105. Способ создания высокого давления водорода. Водородосодержащее соединение помещают в герметический сосуд и под¬ вергают электролизу с образованием свободного водорода. 5. 5. 2. Ес^|и для решения задачи нужны частицы вещества (например молекулы) и невозможно получить их непосредственно или по стандарту 5.5.1, то требуемые частицы надо получить достройкой или объедине¬ нием частиц более низкого структурного уровня (например ионов). Авт.. свид. 364 493. Для снижения гидродинамического сопротивления движению судов использовали подачу высокомолекулярных составов (эффект Томса). Это связано с большим расходом полимеров. Предложено создавать комплексы молекул воды под действием электромагнитного поля. 5. 5/3. При применении стандарта 5. 5. 1. простейший путь — разруше¬ ние ближайшего вышестоящего «целого» или «избыточного» (отрицатель¬ ные ионы) уровня, а при применении стандарта 5.5.2 простейший путь — достройка ближайшего нижестоящего «нецелого» уровня. Авт. свид. 177 497. Задача о защите антенны. Ионы получают раз¬ рушением молекул газа. Нейтральные молекулы восстанавливают, объеди¬ няя «осколки» (ионы и электроны) 5. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ АРИЗ-85В ВНИМАНИЕ! АРИЗ —сложный инструмент, не применяйте его для решения но¬ вых производственных задач без предварительного обучения хотя бы по 80-часовой программе. АРИЗ — инструмент для мышления, а не вместо мышления. Не спе¬ шите! Тщательно обдумывайте формулировку каждого шага. Кроме того, надо обязательно записывать (на полях) все соображения, возникающие по ходу решения задачи. АРИЗ — инструмент для решения нестандартных задач. Проверьте, может быть, ваша задача решается по стандартам? Часть I. Анализ задачи Основная цель первой части АРИЗ — переход от расплывчатой изобре¬ тательской ситуации к четко построенной и предельно простой схеме (мо¬ дели) задачи. 327
1.1. Записать условия мини-задачи (без специальных терминов!) по следующей схеме. Техническая система для (указать назначение) включает (перечис¬ лить основные части системы). Техническое противоречие 1: (указать). Техническое противоречие 2: (указать), необходимо при минимальных изменениях в системе (указать результат, который должен быть получен). Пример. Техническая система для приема радиоволн включает антенну радиотелескопа, радиоволны, молниеотводы, молнии. ТП-1: если молние¬ отводов много, они надежно защищают антенну от молний, но поглощают радиоволны. ТП-2: если молниеотводов мало, то заметного поглощения ра¬ диоволн нет, но антенна не защищена от молний. Необходимо при миниг мольных изменениях обеспечить защиту антенны от молний без поглоще¬ ния радиоволн. (В этой формулировке следует заменить термин «молние¬ отвод» словами «гпроводящий стержень», «проводящий столб» или просто «проводник»). Примечания: 1. Мини-задачу получают из изобретательской ситуации, вводя огра¬ ничения: «Все остается без изменений или упрощается, но при этом появ¬ ляется требуемое действие (свойство) или исчезает вредное действие (свойство)». Переход от ситуации к мини-задаче не означает, что взят курс на решение небольшой задачи. Наоборот, введение дополнительных требований (результат должен быть получен «без ничего») ориентирует на рбострение конфликта и заранее отрезает пути к компромиссным ре¬ шениям. 2. При записи шага 1.1 следует указать не только технические части системы, но и природные, взаимодействующие с техническими. В задаче о защите антенны радиотелескопа такими природными частями системы являются молнии и принимаемые радиоволны (если они излучаются при¬ родными космическими объектами). 3. Техническими противоречиями называют взаимодействия в системе, состоящие, например, в том, что полезное действие вызывает одновременно и вредное; введение (усиление) полезного действия или устранение (ослаб¬ ление) вредного действия вызывает ухудшение (в частности, недопустимое усложнение) одной из частей системы или всей системы в целом. Технические противоречия составляют, записывая одно состояние элемента системы с объяснением того, что при этом хорошо, а что — плохо. Затем записывают противоположное состояние этого же элемента, и вновь — что хорошо, что плохо. Иногда в условиях задачи дано только изделие; технической системы (инструмента) нет, поэтому нет явного ТП. В этих случаях ТП получают, условно рассматривая два состояния изделия, хотя одно из состояний за¬ ведомо недопустимо. Например, дана задача: «Как наблюдать невоору¬ женным глазом микрочастицы, взвешенные в образце оптически чистой жидкости, если эти частицы настолько малы, что свет обтекает их?» ТП-1: если частицы малы, жидкость остается оптически чистой, но частицы невозможно наблюдать невооруженным глазом. ТП-2: если частицы большие, они хорошо наблюдаемы, но жидкость перестает быть оптически чистой, а это недопустимо. Условия задачи, казалось бы, заведомо исключают рассмотрение ТП-2: изделие менять нельзя! Действительно, в дальнейшем будем исходить (в данном случае) из ТП-1, но ТП-2 даст дополнительные требования к изделию: маленькие частицы, оставаясь маленькими, должны быть больши¬ ми... 4. Специальные термины, относящиеся к инструменту и внешней сре¬ де, необходимо заменять простыми словами для снятия психологической инерции. Термины: 328
навязывают старое представление о технологии работы инструмента: «ледокол колет лед» — хотя можно продвигаться сквозь льды, не раскалы¬ вая их; затушевывают особенности веществ, упоминаемых в задаче: «опалуб¬ ка» — это не просто «стенка», а «железная стенка»; сужают представления о возможных состояниях вещества: термин «краска» тянет к традиционному представлению о жидкой или твердой краске, хотя краска может быть и газообразной. 1.2. Выделить и записать конфликтующую пару элементов: изделие и инструмент. Правило 1. Если инструмент по условиям задачи может иметь два состояния, надо указать оба. Правило 2. Если в задаче есть пары однородных взаимодействующих элементов, достаточно взять одну пару. Пример. Изделие — молния и радиоволны. Инструмент — проводящие стержни (много стержней, мало стержней). Примечания: 5. Изделием называют элемент, который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного действия, обнаружить, измерить и т. д.). В задачах на обнаруже¬ ние и измерение изделия может оказаться элемент, являющийся по своей основной функции инструментом, например шлифовальный круг. 6. Инструментом называют элемент, с которым непосредственно взаи¬ модействует изделие (фреза, а не станок; огонь, а не горелка). В частности, инструментом может быть часть окружающей среды. Инструментом яв¬ ляются и стандартные детали, из которых собирают изделие. Например, набор частей игры «Конструктор» — это инструмент для изготовления различных моделей. 7. Один из элементов конфликтующей пары может быть сдвоенным. Например, даны два различных инструмента, которые должны одновременно действовать на изделие, причем один инструмент мешает другому. Или даны два изделия, которые должны воспринимать действие одного и того же инструмента: одно изделие меШает другому. 1.3. Составить графические схемы ТП-1 и ТП-2. Пример: ТП-1: много проводящих стержней Примечания: 8. В таблице (см. с. 341) приведены схемы типичных конфликтов. Допустимо использование нетабличных схем, если они лучше отражают сущность конфликта. 9. В некоторых задачах встречаются многозвенные схемы конфликтов, например: ТП-2: мало проводящих стержней 329
такие схемы сводятся к однозвенным если считать Б изменяемым изделием или перенести на Б основное свойство (или состояние) А. 10. Конфликт можно рассматривать не только в прострастве, но и во времени. 11. Шаги 1.2 и 1.3 уточняют общую формулировку задачи. Поэтому после шага 1.3 необходимо вернуться к 1.1 и проверить, нет ли несоответ¬ ствий в линии 1.1 —1.2—1.3. Если несоответствия есть, их надо устранить, откорректировав линию. 1.4. Выбрать из двух схем конфликта ту, которая обеспечивает наи¬ лучшее осуществление главного производственного процесса (основной функции технической системы, указанной в условиях задачи). Указать, что является главным производственным процессом. Пример. В задаче о защите антенны радиотелескопа главная функция системы — прием радиоволн. Поэтому выбрать следует ТП-2: в этом случае проводящие стержни не вредят радиоволнам. Примечания: 12. Выбирая одну из двух схем конфликта, мы выбираем и одно из двух противоположных состояний инструмента. Дальнейшее решение должно быть привязано именно к этому состоянию. Нельзя, например, подменять «малое количество проводников» каким-то «оптимальным ко¬ личеством». АРИЗ требует обострения, а не сглаживания конфликта. «Вцепившись» в одно состояние инструмента, мы в дальнейшем должны добиться, чтобы при этом состоянии появилось положительное свойство, присущее другому состоянию. Проводников мало и увеличи¬ вать их количество не будем, но — в результате решения молнии должны отводиться так, словно проводников очень много. 13. С определением главного производственного процесса (ГПП) иногда возникают трудности в задачах на измерение. Измерение почти всегда производят ради изменения, т. е. обработки детали, выпуска про¬ дукции. Поэтому ГПП в измерительных задачах — это ГПП всей системы, а не измерительной части. Исключением являются только некоторые задачи на измерение в научных целях. 1.5. Усилить конфликт, указав предельное состояние (действие) элементов. Правило 3. Большинство задач содержат конфликты типа «много элементов» и «мало элементов» («сильный элемент» — «слабый элемент» и т. д.). Конфликты типа «мало элементов» при усилении надо приводить к одному виду — «ноль элементов» («отсутствующий элемент»). Пример. Будем считать, что вместо «малого количества проводни¬ ков» в ТП-2 указан «отсутствующий проводник». 1.6. Записать формулировку модели задачи, указав: 1) конфликтую¬ щую пару; 2) усиленную формулировку конфликта; 3) что должен сделать вводимый для решения задачи икс-элемент (что он должен сохранить и что должен устранить, улучшить, обеспечить и т. д.). Пример. Даны отсутствующий проводник и молния. Отсутствующий проводник не создает помех (при приеме радиоволн антенной), но и не обеспечивает защиту от молний. Необходимо найти такой икс-элемент, который, сохраняя способность отсутствующего проводника не создавать помех (антенне), обеспечивал бы защиту от молний. Примечания: 14. Модель задачи условна, в ней искусственно выделена часть эле¬ ментов технической системы. Наличие остальных элементов только под- 330
разумевается. Так, в модели задачи о защите антенны из четырех элемен¬ тов, необходимых для формулировки задачи (антенна, радиоволны, про¬ водник и молния), остались только два, остальные упоминаются в скобках — их можно было бы вообще не упоминать. 15. После шага 1.6 следует обязательно вернуться к 1.1 и проверить логику построения модели задачи. При этом часто оказывается возмож¬ ным уточнить выбранную схему конфликта, указав в ней икс-элемент, например так: 16. Икс-элемент не обязательно должен оказаться какой-то новой вещественной частью системы. Икс-элемент — это некое изменение в сис¬ теме, некий икс вообще. Он может быть равен, например, изменению температуры или агрегатного состояния какой-то части системы или внешней среды. 1.7. Проверить возможность применения системы стандартов к реше¬ нию модели задачи. Если задача не решена, перейти ко второй части АРИЗ. Если задача решена, можно перейти к седьмой части АРИЗ, хотя и в этом случае рекомендуется продолжить анализ по второй части. Примечание: 17. Анализ по первой части АРИЗ и построение модели существенно проясняют задачу и во многих случаях позволяют увидеть стандартные черты в нестандартных задачах. Это открывает возможность более эффек¬ тивного использования стандартов* чем при применении их к исходной формулировке задачи. Часть 2. Анализ модели задачи Цель второй части АРИЗ — учет имеющихся ресурсов, которые можно использовать при решении задачи: ресурсов пространства, времени, веществ и полей. 2.1. Определить оперативную зону (03). Примечание: 18. В простейшем случае оперативная зона — это пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи. Пример. В задаче об антенне 03 — пространство, ранее занимаемое молниеотводом. т. е. мысленно выделенный «пустой» стержень, «пустой» столб. 2.2. Определить оперативное время (ОВ) Примечание: 19. Оперативное время — это имеющиеся ресурсы времени: конфликт¬ ное время Т1 и время до конфликта Т2. Конфликт (особенно быстротечный, кратковременный) иногда может быть устранен (предотвращен) в те¬ чение Т2. Пример. В задаче об антенне ОВ является суммой Т\ (время разряда молнии) и Т"(время до следующего разряда), Т2 нет. 2.3. Определить вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматривае¬ мой системы, внешней среды и изделия. Составить список ВПР. Примечания: 20. Вещественно-полевые ресурсы — это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бы¬ вают трех видов: 331
1. Внутрисистемные ВПР: а) ВПР инструмента; б) ВПР изделия. 2. Внешнесистемные ВПР: а) ВПР среды, специфической именно для данной задачи, например, вода в задаче о частицах в жидкости опти¬ ческой чистоты; б) ВПР, общие для любой внешней среды, «фоновые» поля, например, гравитационное, магнитное поле земли. 3. Надсистемные ВПР: а) отходы посторонней системы (если такая система доступна по условиям задачи); б) «копеечные» — очень деше¬ вые посторонние элементы, стоимостью которых можно пренебречь. При решении конкретной мини-задачи желательно получить резуль¬ тат при минимальном расходовании ВПР. Поэтому целесообразно ис¬ пользовать в первую очередь внутрисистемные ВПР. При развитии же полученного ответа и при решении задач на прогнозирование (т. е. Мак- си-задач), целесообразно задействовать максимум различных ВПР. 21. Как известно, изделие — неизменяемый элемент. Какие же ресурсы могут быть в изделии? Изделие действительно нельзя изменять, т. е. не¬ целесообразно менять при решении мини-задачи. Но иногда изделие может: а) изменяться само; б) допускать расходование (т. е. изменение) какой-то части, когда изделия в целом неограниченно много (например, вода в реке, ветер п т. д.); в) допускать переход в надсистему (кирпич не меняется, но меняется дом); г) допускать использование микроуровневых структур; д) допускать соединение с «ничему, т. е. с пустотой; е) допускать изменение на время. Таким образом, изделие входит в ВПР лишь в тех сравнительно редких случаях, когда его можно легко менять, не меняя. 22. ВПР — это имеющиеся ресурсы. Их выгодно использовать в первую очередь. Если они окажутся недостаточными, можно привлечь другие вещества и поля. Анализ ВПР на шаге 2.3 является предваритель¬ ным. Пример. В задаче о защите антенны фигурирует «отсутствующий мол¬ ниеотвод». Поэтому в ВПР входят только вещества и поля внешней среды. В данном случае ВПР — это воздух. Часть 3. Определение ИКР и ФП В результате применения третьей части АРИЗ должен сформулиро¬ ваться образ идеального решения ИКР. Определяется также и физическое противоречие (ФП), мешающее достижению ИКР. Не всегда возможно достичь идеального решения. Но ИКР указывает направление на наиболее сильный ответ. 3.1. Записать формулировку ИКР-1: икс-элемент, абсолютно не услож¬ няя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет (указать вредное действие) в течение ОВ в пределах 03, сохраняя способность инструмента совершать (указать полезное действие). Пример. Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет в течение ОВ «непритягивание» молнии отсутствующим проводящим стержнем, сохраняя способность этого стержня не создавать помех для антенны. Примечание* 23. Кроме конфликта «вредное действие связано с полезным действием», возможны и другие конфликты, например, «введение нового полезного действия вызывает усложнение системы» или «одно полезное действие несовместимо с другим». Поэтому приведенная в 3.1 формулировка ИКР — только образец, по типу которого необходимо записывать ИКР. Общий смысл любых формулировок ИКР: приобретение полезного качества (или устранение вредного) не должно сопровождаться ухудшением других качеств (или появлением вредного качества). 332
3.2. Усилить формулировку ИКР-1 дополнительным требованием: в сюстему нельзя вводить новые вещества и поля, необходимо использовать ВПР. ' Пример. В модели задачи о защите антенны инструмента нет («отсут¬ ствующий молниеотвод»). По примечанию 23 в формулировку ИКР-1 следует ввести внешнюю среду, т. е. заменить икс-элемент словом «воздух» (можно точнее: «столб воздуха на месте отсутствующего молниеотвода»). Примечание. 24. При решении мини-задач, в соответствии с примечаниями 20 и 21, следует рассматривать используемые ВПР в такой последовательности: ВПР инструмента; ВПР внешней среды; побочные ВПР; ВПР изделия (если нет запрета по примечанию 21). Наличие разных ВПР обусловливает существование четырех линий дальнейшего анализа. Практически условия задачи обычно сокращают часть линий. При решении мини-задачи достаточно вести анализ До полу¬ чения идеи ответа; если идея получена, например, на «линии инструмента», можно не проверять другие линии. При решении макси-задачи целесооб¬ разно проверить все существующие в данном случае линии. То есть, полу¬ чив ответ, например, на «линии инструмента», следует проверить также линии внешней среды, побочных ВПР и изделия. При обучении АРИЗ последовательный анализ постепенно заменяется параллельными: вырабатывается умение переносить идею ответа с одной линии на другую. Это так называемое многоэкранное мышление: умение одновременно видеть изменения в надсистеме, системе и подсистемах. ВНИМАНИЕ! Решение задачи сопровождается ломкой старых пред¬ ставлений, возникают новые представления, с трудом отражаемые словами. Как, например, обозначить свойства краски растворяться, не растворяясь (окрасить, не крася)?.. При работе с АРИЗ записи надо вести простыми, нетехническими, даже «детскими» словами, всячески избегая спецтерминов (они увеличи¬ вают психологическую инерцию). 3.3. Записать формулировку физического противоречия на макро¬ уровне: оперативная зона в течение оперативного времени должна (ука¬ зать физическое макросостояние, например, «быть горячей»), чтобы выполнять (указать одно из конфликтующих действий), и не должна (указать противоположное физическое макросостояние, например, «быть холодной»), чтобы выполнять (указать другое конфликтующее действие или требование). Примечания: 25. Физическим противоречием (ФП) называют противоположные тре¬ бования к физическому состоянию оперативной зоны. 26. Если составление полной формулировки ФП вызывает затрудне¬ ния, можно составить краткую формулировку: «Элемент (или часть эле¬ мента в оперативной зоне) должен быть, чтобы (указать), и не должен быть, чтобы (указать)». Пример. Столб воздуха в течение ОВ должен быть электропроводным, чтобы отводить молнию, и должен быть неэлектропроводным, чтобы не поглощать радиоволны. Эта формулировка наводит на ответ: столб воздуха должен быть электропроводным при разряде молнии и должен быть неэлектропровод¬ ным в остальное время. Разряд молнии сравнительно редкое явление, к тому же очень быстро проходящее. Закон согласования ритмики: перио¬ дичность появления молниеотвода должна быть та же, что и периодичность появления молнии. Это, конечно, не весь ответ. Как, например, сделать, чтобы столб воздуха при появлении разряда превращался в проводник? Как сделать, чтобы проводник исчезал сразу по окончании разряда? ВНИМАНИЕ! При решении задачи по АРИЗ ответ формулируется постепенно, как бы проявляется. Не надо прерывать решение при первом 333
намеке на ответ и «закреплять» еще не вполне готовый ответ. Решение по АРИЗ должно быть доведено до конца! 3.4. Записать формулировку физического противоречия на микро¬ уровне: в оперативной зоне должны быть частицы вещества (указать их физическое состояние или действие), чтобы обеспечить (указать требуемое по 3.3 макросостояние), и не должны быть частицы (или должны быть частицы с противоположным состоянием или действием), чтобы обеспечить (указать требуемое по 3.3 другое макросостояние). Пример. В столбе воздуха (при разряде молнии) должны быть сво¬ бодные заряды, чтобы обеспечить электропроводность (для отвода молнии), и не должны быть (в остальное время) свободные заряды, чтобы не было электропроводности (из-за которой поглощаются радиоволны). Примечания: 27. При выполнении 3.4 еще нет необходимости конкретизировать понятие «частицы». Это могут быть,, например, домены, молекулы, ионы и т. д. 28. Частицы могут оказаться: а) просто частицами вещества; б) час¬ тицами вещества в сочетаниях с каким-то полем и (реже); в) «частицами поля». 29. Если задача имеет решение только на макроуровне, 3.4 может не получиться. Но и в этом случае попытка составления микро-ФП полезна, потому что дает дополнительную информацию: задача решается на макро¬ уровне. ВНИМАНИЕ! Три первые части АРИЗ существенно перестраивают исходную Задачу, итог этой перестройки подводит шаг 3.5. Составляя фор¬ мулировку ИКР-2, мы одновременно получаем новую задачу — физи¬ ческую. В дальнейшем надо решать именно эту задачу! 3.5. Записать формулировку конечного результата ИКР-2: оперативная зона (указать) в течение оперативного времени (указать) должна сама обеспечивать (указать противоположные физические макро- или микро¬ состояния). Пример. Нейтральные молекулы в столбе воздуха должны сами пре¬ вращаться в свободные заряды при разряде молнии, а после разряда мол¬ нии свободные заряды должны сами превращаться в нейтральные моле¬ кулы. Смысл новой задачи: на время разряда молнии в столбе воздуха — должны сами собой появляться свободные заряды; тогда столб ионизи¬ рованного воздуха срабатывает как «молниеотвод» и «притянет» молнию к себе; после разряда молнии свободные заряды в столбе воздуха должны сами собой вновь стать нейтральными молекулами. Для решения этой задачи достаточно знания физики 9-го класса... 3.6. Проверить возможность применения системы стандартов к решению физической задачи, сформулированной в виде ИКР-2. Если задача не решена, перейти к четвертой части АРИЗ. Если задача решена, можно перейти к седьмой части АРИЗ, хотя и в этом случае рекомендуется про¬ должить анализ по четвертой части. Часть 4. Мобилизация и применение ВПР Ранее, на шаге 2.3, были определены имеющиеся ВПР, которые мояЯю использовать бесплатно. Четвертая часть АРИЗ включает планомерные операции по увеличению ресурсов, рассматриваются производные ВПР, получаемые почти бесплатно путем минимальных изменений имеющихся ВПР. Шаги 3.3—3.5 начали переход от задачи к ответу, основанному на использовании физики; четвертая часть АРИЗ продолжает эту линию. Правило 4. Каждый вид частиц, находясь в одном физическом состо¬ янии, должен выполнять одну функцию. Если частицы А не справляются 334
с действиями 1 и 2, надо ввести частицы Б; пусть частицы А выполняют действие 1, а частицы Б — действие 2. Правило 5. Введение частицы Б можно разделить на две группы Б-1 и Б-2. Это позволяет «бесплатно» (за счет взаимодействия между уже имеющимися частицами Б) получить новое действие 3. Правило 6. Разделение частиц на группы выгодно и в тех случаях, когда в системе должны быть только частицы А: одну группу частиц А оставляют в прежнем состоянии, у другой группы меняют главный для данной задачи параметр. Правило 7. Разделенные и введенные частицы после обработки должны стать неотличимыми друг от друга или от ранее имевшихся частиц. Примечание: 30. Правила 4—7 относятся ко всем шагам четвертой части АРИЗ. 4.1. Метод ММЧ: а) используя метод ММЧ («моделирование маленькими человечками») построить схему конфликта; б) изменить схему «а» так, чтобы «маленькие человечки» действовали, не вызывая конфликта. Примечания: 31. Метод «моделирование маленькими человечками» состоит в том, что конфликтующие требования схематически представляют в виде услов¬ ного рисунка (или нескольких последовательных рисунков), на котором действует большое число «маленьких человечков» (группа, несколько групп, «толпа»). Изображать в виде «маленьких человечков» следует изменяемые части модели задачи (инструмент, икс-элемент). «Конфликтующие требования» — это конфликт из модели задачи или противоположные физические состояния, указанные на шаге 3.5. Вероятно, лучше последнее, но пока нет четких правил перехода от физической зада¬ чи (3.5) к ММЧ. Легче рисовать «конфликт» в модели задачи. Пункт 4.1-6 часто можно выполнить, совместив на одном рисунке два изображения: плохое действие и хорошее действие. Если события разви¬ ваются во времени, целесообразно сделать несколько последовательных рисунков. ВНИМАНИЕ! Здесь часто совершают ошибку, ограничиваясь беглыми, небрежными рисунками. Хорошие рисунки: а) выразительны и понятны без слов; б) дают дополнительную информацию о физпротиворечии, ука¬ зывая в общем виде пути его устранения. 32. Шаг 4.1 — вспомогательный. Он нужен, чтобы перед мобилизацией ВПР нагляднее представить — что, собственно, должны делать частицы вещества в оперативной зоне и близ нее. Метод ММЧ позволяет отчетливее увидеть идеальное действие («что надо сделать») без физики («как это сделать»). Благодаря этому снимается психологическая инерция, форси¬ руется работа воображения. ММЧ, таким образом, метод психологи¬ ческий. Но моделирование «маленькими человечками» осуществляется с учетом законов развития технических систем. Поэтому ММЧ нередко приводит к техническому решению задачи. Прерывать решение в этом случае не надо, мобилизация ВПР обязательно должна быть проведена. Пример. А. Человечки внутри мысленно выделенного столба воздуха ничем не отличаются от человечков воздуха за пределами столба. Те и дру¬ гие одинаково нейтральны (условно: человечки держат друг друга, руки у них заняты, человечки не хватают молнию). Б. По правилу 6 надо разделить человечков на две группы: человечки вне столба пусть остаются без изменений (нейтральные пары). А человечки в столбе, оставаясь в парах (т. е. оставаясь нейтральными), пусть высво¬ бодят одну руку — это символизирует их стремление притянуть молнию. (Возможны и другие схемы, но в любом случае ясна неийхиОимость раз¬ делить человечков на две группы: изменить состояние человечков в столбе.) 335
В. Молекула воздуха (в столбе), оставаясь нейтральной молекулой, должна быть более склонна к ионизации, распаду. Простейший прием — уменьшение давления воздуха внутри столба. ВНИМАНИЕ! Цель мобилизации ресурсов при решении мини-задачи не в том, чтобы использовать все ресурсы, а чтобы при минимальном рас¬ ходе ресурсов получить один максимально сильный ответ. 4.2. Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача сводится к определению способа получения этой системы, может быть использован метод «шаг назад от ИКР». Изображают готовую систему, а затем вносят в рисунок минимальное демонтирующее изменение. Например, если в ИКР две детали соприкасаются, то при минимальном отступлении от ИКР между деталями надо показать зазор. Возникает новая задача (микро-задача): как устранить дефект? Разрешение такой микро-задачи обычно не вызывает затруднений и часто подсказывает способ решения общей задачи. 4.3. Определить, решается ли задача применением смеси ресурсных веществ. Примечания: 33. Если бы для решения могли быть использованы ресурсные ве¬ щества — в том виде, в каком они даны, — задача, скорее всего, не воз¬ никла или была бы решена автоматически. Обычно нужны новые ве¬ щества. Но введение новых веществ связано с усложнением системы, появлением побочных вредных факторов и т. д. Суть работы с ВПР в чет¬ вертой части АРИЗ в том^ чтобы обойти это противоречие и ввести новые вещества, не вводя их. 34. Шаг 4.3 состоит, в простейшем случае, в переходе от двух моно¬ веществ к неоднородному бивеществу. Может возникнуть вопрос: возможен ли переход от моновещества к однородному бивеществу или поливеществу? Аналогичный переход от системы к однородной бисистеме или полисистеме применяется очень широко и отражен в стандарте 3.1.1. Но в этом стандарте речь идет об объединении систем, а на шаге 4.3 рассматривается объединение веществ. При объединении двух одинаковых систем возникает новая система. А при объединении двух «кусков» вещества происходит простое увеличение количества. Один из механизмов образования новой системы при объединении одинаковых систем состоит в том, что в объединенной системе сохраняются границы между объединившимися системами. Так, если моносистема — лист, то полисистема — блокнот, а не один очень толстый лист. Но сохранение границ требует введения второго (граничного) ве¬ щества (пусть это будет даже пустота). Отсюда шаг 4.4 — создание не- одноодной квазиполисистемы, в которой роль второго (граничного) ве¬ щества играет пустота. Правда, пустота — необычный партнер. При смеши¬ вании вещества и пустоты границы не всегда видны. Но новое качество появляется, а именно это и нужно. 4.4. Определить, решается ли задача заменой имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой. Пример. Смесь воздуха и пустоты — это воздух под пониженным давлением. Из курса физики 9-го класса известно, что при уменьшении давления газа уменьшается и напряжение, необходимое для возникнове¬ ния разряда. Теперь ответ на задачу об антенне получен практически полностью. «Молниеотвод, отличающийся тем, что, с целью придания ему свойства радиопрозрачности, он выполнен в виде изготовленной из диэлект¬ рического материала, герметически закрытой трубы, давление воздуха в которой выбран из условия наименьших газоразрядных градиентов, вызываемых электрическим полем развивающейся молнии». Примечание. 35 Пустота — исключительно важный вещественный ресурс. Она 336
всегда имеется в неограниченном количестве, предельно дешева, легко смешивается с имеющимися веществами, образуя, например, полные и по¬ ристые структуры, пену, пузырьки и т. д. Пустота — не обязательно вакуум. Если вещество твердое, пустота в "Ч^ем може!' быть заполнена жидкостью или газом. Если вещество жидкое, пустота может быть газовым пузырьком. Для вещественных структур определенного уровня пустотой являются структуры нижних уровней (см. примечание 37). Так, для кристаллической решетки пустотой являются отдельные сложные молекулы, для молекул — отдельные атомы и т. д. 4.5. Определить, решается ли задача применением веществ произ¬ водных от ресурсных (или применением смеси этих производных веществ с «пустотой»). Примечание. 36. Производные ресурсные вещества получают изменением агрегатно¬ го состояния имеющихся ресурсных веществ. Если, например, ресурсное вещество жидкость, к производным относятся лед и пар. Производными считаются и продукты разложения ресурсных веществ. Так, для воды производными будут водород и кислород. Для многокомпонентных ве¬ ществ производные — их компоненты. Производными являются также вещества, образующиеся при разложении или сгорании ресурсных ве¬ ществ. Правило 8. Если для решения задачи нужны частицы вещества (на¬ пример ионы) и непосредственное их получение невозможно по условиям задачи, требуемые частицы надо получать разрушением вещества более высокого структурного уровня (например молекул). Правило 9. Если для решения задачи нужны частицы вещества (например молекулы) и невозможно получить их непосредственно или по правилу 8, т^буемые частицы надо получать достройкой или объедине¬ нием частиц более низкого структурного уровня (например ионов). Правило 10. При применении правила 8 простейший путь — разру¬ шение ближайшего вышестоящего «целого» или «избыточного» (отрица¬ тельные ионы) уровня, а при применении правила 9 простейший путь — дойстройка ближайшего нижестоящего «нецелого» уровня. Примечание. 37. Вещество представляет собой многоуровневую иерархическую систему. С достаточной для практических целей точностью иерархию уров¬ ней можно представить так: минимально обработанное вещество (простейшее техновещество, например проволока); «сверхмолекулы»: кристаллические решетки, полимеры, ассоциации молекул; сложные молекулы; молекулы; части молекулы, группы атомов; атомы; части атомов; элементарные частицы; поля. Суть правила 8: новое вещество можно получить обходным путем — разрушением более крупных структур ресурсных веществ или таких ве¬ ществ, которые могут быть введены в систему. Суть правила 9: возможен и другой путь — достройка менее крупных структур. Суть правила 10: разрушать выгоднее «целые» частицы (молекулы, атомы), поскольку нецелые частицы (положительные ионы) уже частично разрушены и сопротивляются дальнейшему разрушению; достраивать, наоборот, выгоднее нецелые частицы, стремящиеся к восстановлению. 22 зак № 91188 337
Правила 8—10 указывают эффективные пути получения производ¬ ных ресурсных веществ из «недр» уже имеющихся или легко вводимых веществ. Правила наводят на физэффект, необходимый в том или ином конкретном случае. 4.6. Определить, решается ли задача введением — вместо вещества — электрического поля или взаимодействия двух электрических полей. Пример. Известен способ разрыва труб скручиванием. При скручи¬ вании трубы приходится механически зажимать, что вызывает их деформа¬ цию. Предложено возбуждать крутящий момент в самой трубе — за счет электродинамических сил. Примечание. 38. Если использование ресурсных веществ (имеющихся и произ¬ водных) недопустимо по условиям задачи, надо использовать электроны (ток). Электроны — «вещество», которое всегда есть в имеющемся объекте. К тому же, электроны — вещество в сочетании с полем, это обеспечивает высокую управляемость. 4.7. Определить, решается ли задача применением пары поле—до¬ бавка вещества, отзывающегося на поле (например, магнитное поле— ферровещество, ультрафиолет—люминофор, тепловое поле—металл с «памятью формы» и т. д.). Примечание: 39. На шаге 2.3 рассмотрены уже имеющиеся ВПР. Шаги 4.3—4.5 относятся к ВПР, производным от имеющихся. Шаг 4.6 — частичный от¬ ход от имеющихся и производных ВПР: вводят «посторонние» поля. Решение мини-задачи тем идеальнее, чем меньше затраты ВПР. Однако не каждая задача решается при малом расходе ВПР. Иногда приходится отступать, вводя «посторонние» вещества и поля. Делать это надо только при действительной необходимости, если никак нельзя обой¬ тись наличными ВПР. Часть 5. Применение информфонда Во многих случаях четвертая часть АРИЗ приводит к решению за¬ дачи. В таких случаях можно переходить к седьмой части. Если же после шага 4.7 ответа нет, надо пройти пятую часть. Цель пятой части АРИЗ — использование опыта, сконцентрированного в информационном фонде ТРИЗ. К моменту ввода в пятую часть АРИЗ задача существенно прояс¬ няется — становится возможным ее прямое решение с помощью информа¬ ционного фонда. 5.1. Рассмотреть возможность решения задачи (в формулировке ИКР-2 и с учетом ВПР, уточненных в четвертой части) по стандартам. Примечание. 40. Возврат к стандартам происходит, в сущности, уже на шагах 4.6 и 4.7. До этих шагов главной идеей было использование имеющихся ВПР — по возможности, избегая введения новых веществ и полей. Если задачу не удается решить в рамках имеющихся и производных ВПР, приходится вводить новые вещества и поля. Большинство стандартов как раз и отно¬ сится к технике введения добавок. 5.2. Рассмотреть возможность решения задачи (в формулировке ИКР-2 и с учетом ВПР, уточненных в четвертой части) по аналогии с еще нестан¬ дартными задачами, ранее решенными по АРИЗ. Примечание. 41. При бесконечном многообразии изобретательских задач число физи¬ ческих противоречий, на которых держатся эти задачи, сравнительно неве¬ лико. Поэтому значительная часть задач решается по аналогии с другими за¬ дачами, содержащими аналогичное фйзпротиворечие. Внешне задачи могут быть весьма различными, аналогия выявляется только после анализа — на уровне физпротиворечия. 338
5.3. Рассмотреть возможность устранения физического противоречия с помощью типовых преобразований (см. приложение 3). Правило 11. Пригодны только те решения, которые совпадают с ИКР или практически близки к нему. 5.4. Применение «Указателя физэффектов». Рассмотреть возможность устранения физпротиворечия с помощью ука¬ зателя применения физических эффектов и явлений (см. приложение 6). Примечание. 42. Разделы «Указатели применения физических эффектов и явлений» опубликованы в работе [8] (цикл «Магический кристалл физики»). Часть 6. Изменение и (или) замена задачи Простые задачи решаются буквальным преодолением ФП, например, разделением противоречивых свойств во времени или в пространстве. Реше¬ ние сложных задач обычно связано с изменением смысла задачи — снятием первоначальных ограничений, обусловленных психологической инерцией и до решения кажущихся самоочевидными. Например, вечная «краска» оказывается не краской в буквальном смы¬ сле слова, а пузырьками газа, возникающими при электролизе. Для правильного понимания задачи необходимо ее сначала решить, изо¬ бретательские задачи не могут быть сразу поставлены точно. Процесс ре¬ шения, в сущности, есть процесс корректировки задачи. 6.1. Если задача решена, перейти от физического ответа к техническому: сформулировать способ и дать принципиальную схему устройства, осущест¬ вляющего этот способ. 6.2. Если ответа нет, проверить — не является ли формулировка 1.1 со¬ четанием нескольких разных задач. В этом случае следует изменить 1.1, вы¬ делив отдельные задачи для первоочередного решения (обычно достаточно решить одну главную задачу). Пример. Задача: «Как запаивать звенья тонких и тончайших золотых цепочек? Вес одного метра такой цепочки всего 1 грамм. Нужен способ, позволяющий запаивать за день десятки и сотни метров цепочки». Задача разбивается на ряд подзадач: а) как ввести микродозы припоя в зазоры звеньев? б) как обеспечить нагрев внесенных микродоз припоя без вреда для всей цепочки? в) как убрать излишки припоя, если они есть? Глав¬ ная задача — внесение микродоз припоя в зазоры. 6.3. Если ответа нет, изменить задачу, выбрав на шаге 1.4 другое ТП. Пример. При решении задач на измерение и обнаружение выбор другого ТП часто означает отказ от усовершенствования измерительной части и изме¬ нение всей системы так, чтобы необходимость в измерении вообще отпала (стандарт 4.1.1). 6.4. Если ответа нет, вернуться к шагу 1.1, заново сформулировать мини¬ задачу, отнеся ее к надсистеме. При необходимости такое возвращение совер¬ шают несколько раз — с переходом к наднадсистеме и т. д. Часть 7. Анализ способа устранения ФП Главная цель седьмой части АРИЗ — проверка качества полученного ответа. Физическое противоречие должно быть устранено почти идеально, «без ничего». Лучше потратить два-три часа на получение нового — более сильного ответа, чем потом полжизни бороться за плохо внедряемую, слабую идею. 7.1. Контроль ответа. Рассмотреть вводимые вещества и поля. Можно ли не вводить новые ве¬ щества и поля, использовав ВПР — имеющиеся и производные? Можно ли использовать саморегулируемые вещества? Ввести соответствующие поправ¬ ки в технический ответ. 22= 339
Примечание. 43. Саморегулируемые (в условиях данной задачи) вещества — это та¬ кие вещества, которые определенным образом меняют свои физические пара¬ метры при изменении внешних условий, например, теряют магнитные свой¬ ства при нагревании выше точки Кюри. Применение саморегулируемых ве¬ ществ позволяет менять состояние системы или проводить в ней измерения без дополнительных устройств. 7.2. Провести предварительную оценку полученного решения. Контрольные вопросы: а) обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требова¬ ния ИКР-1? б) какое физическое противоречие устранено (и устранено ли) получен¬ ным решением? в) содержит ли полученная система хотя бы один хорошо управляемый элемент? Какой именно? Как осуществлять управление? г) годится ли решение, найденное для «одноцикловой» модели задачи, в реальных условиях со многими «циклами»? Если полученное решение не удовлетворяет хотя бы одному из контроль¬ ных вопросов, вернуться к 1.1. 7.3. Проверить (по патентным данным) формальную новизну полученно¬ го решения. 7.4. Какие подзадачи возникнут при технической разработке, полученной идеи? Записать возможные подзадачи — изобретательские, конструкторские, расчетные, организационные. Часть 8. Применение полученного ответа Действительно хорошая идея не только решает конкретную задачу, но и дает универсальный ключ ко многим другим аналогичным задачам. Вось¬ мая часть АРИЗ имеет целью максимальное использование ресурсов найден¬ ной идеи. 8.1. Определить, как должна быть изменена надсистема, в которую вхо¬ дит измененная система. 8.2. Проверить, может ли измененная система (или надсистема) приме¬ няться по-новому. 8.3. Использовать полученный ответ при решении других технических задач: а) сформулировать в обобщенном виде полученный принцип решения; б) рассмотреть возможность прямого применения полученного принципа при решении других задач; в) рассмотреть возможность использования принципа, обратного полу¬ ченному; г) построить морфологическую таблицу, например, типа «расположение частей — агрегатные состояния изделия» или «использованные поля — агре¬ гатные состояния внешней среды» и рассмотреть возможные перестройки от¬ вета по позициям этих таблиц; д) рассмотреть изменение найденного принципа при изменении размеров системы (или главных ее частей): размеры стремятся к нулю, размеры стре¬ мятся к бесконечности. Примечание. 44. Если работа ведется не только ради решения конкретной технической задачи, тщательное выполнение шагов 8.3 (а) — 8.3 (д) может стать нача¬ лом разработки общей теории, исходящей из полученного принципа. Часть 9. Анализ хода решения Каждая решенная по АРИЗ задача должна повышать творческий по¬ тенциал человека. Но для этого необходимо тщательно проанализировать 340
ход решения. В этом смысл девятой, завершающей части АРИЗ. 9.1. Сравнить реальный ход решения данной задачи с теоретическим (по АРИЗ). Если есть отклонения, записать. 9.2. Сравнить полученный ответ с данными информационного фонда ТРИЗ (стандарты, приемы, физэффекты). Если в информационном фонде нет подобного принципа, записать его в предварительный накопитель. ВНИМАНИЕ! АРИЗ-85В опробован на многих задачах, практически на всем фонде за¬ дач, используемом при обучении ТРИЗ. Забывая об этом, иногда с ходу пред¬ лагают усовершенствования, основанные на опыте решения одной задачи. Для этой задачи предлагаемые изменения, может быть, и хороши (допу¬ стим). Но облегчая решение одной задачи, они, как правило, затрудняют ре¬ шение всех других... Любое предложение желательно вначале испытать вне АРИЗ (так было, например, с методом ММЧ). После введения в АРИЗ каждое изменение должно быть опробовано разбором как минимум 20—25 достаточно трудных задач. АРИЗ постоянно совершенствуется и потому нуждается в притоке но¬ вых идей. Но идеи должны быть сначала тщательно, даже дотошно, прове¬ рены. Основные виды конфликтов в моделях задач Конфликт Пояснение А. 1. Противодействие •Б А действует на Б полезно (сплош¬ ная стрелка), но при этом постоян¬ но или на отдельных этапах возни¬ кает обратное вредное действие (волнистая стрелка), требуется устранить вредное явление, сохра¬ нив полезное действие 2. Сопряженное действие Полезное действие А на Б в чем-то оказывается вредным действием на это же Б (например, на разных эта¬ пах работы одно и то же действие может быть то полезным, то вред¬ ным). Требуется устранить вредное действие, сохранив полезное 3. Сопряженное действие Полезное действие А на одну часть Б оказывается вредным для другой части Б. Требуется устранить вред¬ ное действие на Б2, сохранив полез¬ ное действие на Б1 4. Сопряженное действие Полезное действие А и на Б является вредным действием на В (причем А, Б и В образуют систему). Требуется устранить вредное действие, сохра¬ нив полезное и не разрушив систему А. .В 341
5. Сопряженное действие Несовместимое действие В. 7. Неполное действие или бездействие А, Полезное действие А на Б сопровож¬ дается вредным действием на само А (в частности» вызывает усложне¬ ние А). Требуется устранить вредное действие, сохранив полезное Полезное действие А на Б несов¬ местимо с полезным действием В на Б (например, обработка несовмести¬ ма с измерением). Требуется обеспе¬ чить действие В на Б (пунктирная стрелка), не меняя действия А на Б А оказывает на Б одно действие, а нужно два разных действия. Или А не действует на Б. Иногда А вообще не дано: надо изменить Б, а каким образрм — неизвестно. Требуется обеспечить действие на Б при мини¬ мально простом А 8. «Безмолвие» 9. Нерегулируемое (в частности, точное) действие Нет информации (волнистая пунктирная стрелка) об А, Б или взаимодействии А и Б. Иногда дано только Б. Требуется получить необ¬ ходимую информацию избы-А действует на Б нерегулируемо (на¬ пример, постоянно), а нужно регули¬ руемое действие (например, пере¬ менное). Требуется сделать действие А на Б регулируемым (штрих- пунктирная стрелка) 6. ПРИМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ И ЯВЛЕНИЙ ПРИ РЕШЕНИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ Требуемое действие. Физическое явление, свойство эффект, фактор, способ 1. Измерение температуры Тепловое расширение и вызванное им изменение собственной частоты коле¬ баний. Термоэлектрические явления. Спектр излучения. Изменение оптичес¬ ких, электрических, магнитных свойств вещества. Переход через точку Кюри. Эффекты Гопкинса и Баркхаузена 2. Понижение температуры Фазовые переходы. Эффект Джоуля- Томсона. Эффект Ранка. Магнитока¬ лорический эффект. Термоэлектричес¬ кие явления 342
Требуемое действие, СВОЙСТВО Физическое явление, эффект, фактор, способ 3. Повышение температуры 4. Стабилизация температуры 5. Индикация положения и пере¬ мещения объекта 6. Управление перемещением объекта 7. Управление движением жидкости и газа 8. Управление потоками аэрозолей (пыль, дым, туман) 9. Перемещение смесей. Образование растворов 10. Разделение смесей 11. Стабилизация положения объекта Электромагнитная индукция. Вихре¬ вые токи. Поверхностный эффект. Диэлектрический нагрев. Электронный нагрев. Электрические разряды. По¬ глощение излучения веществом. Тер¬ моэлектрические явления Фазовые переходы (в том числе пере¬ ход через точку Кюри) Введение меток — веществ, преобра¬ зующих внешние поля (люминофоры) или создающих свои поля (ферромаг¬ нетики) и потому легко обнаруживае¬ мых. Отражение и испускание света. Фотоэффект. Деформация. Рентгенов¬ ское и радиоактивное излучения. Лю¬ минесценция. Изменение электричес¬ ких и магнитных полей. Электрические разряды. Эффект Доплера Действие магнитным полем на объект или на ферромагнетик, соединенный с объектом. Действие электрическим по¬ лем на заряженный объект или маг¬ нитным на проводник с током. Пере¬ дача давления жидкостями или газа¬ ми. Механические колебания. Центро¬ бежные силы. Тепловое расширение. Световое давление Капиллярность. Осмос. Электроосмос. Эффект Томса. Эффект Бернулли. Вол¬ новое движение. Центробежные силы. Эффект Вайссенберга Электризация. Электрические и маг¬ нитные поля. Давление свёта Ультразвук. Кавитация. Диффузия. Электрические поля. Магнитное поле в сочетании с ферромагнитным ве¬ ществом. Электрофорез. Солюбилиза¬ ция Электро- и магнитосепарация. Изме¬ нение кажущейся плотности жидкос¬ ти — разделителя под действием электрических и магнитных полей. Центробежные силы. Сорбция. Диф¬ фузия. Осмос. Электроосмос. Электро¬ форез Электрические и магнитные поля. Фиксация в жидкостях, твердеющих в магнитном и электрическом полях. Гироскопический эффект. Реактивное движение 343
Требуемое действие, свойство Физическое явление эффект, фактор, способ 12. Силовое воздействие. Регули¬ рование сил. Создание больших давлений 13. Изменение трения Действие магнитным полем через ферромагнитное вещество. Фазовые переходы. Тепловое расширение. Цен¬ тробежные силы. Изменение гидро¬ статических сил путем изменения ка¬ жущейся плотности магнитной или электропроводной жидкости в магнит¬ ном поле. Применение взрывчатых ве¬ ществ. Электрогидравлический эф¬ фект. Оптико-гидравлический эффект. Осмос Эффект Джонсона-Рабека. Воздейст¬ вие излучений. Эффект аномально низкого трения. Эффект безызносного трения. Колебания. 14. Разрушение объекта 15. Аккумулирование механической и тепловой энергии 16. Передача энергии: механической тепловой лучистой электрической 17. Установление взаимодействия между подвижным (меняющим¬ ся) и неподвижным (неменяю- щимся) объектами 18. Измерение размеров объекта 19. Изменение размеров объектов 20. Контроль состояния и свойств поверхности Электрические разряды. Электрогид¬ равлический эффект. Резонанс. Уль¬ тразвук. Кавитация. Лазер (индуци¬ рованное излучение) Упругие деформации. Гироскопичес¬ кий эффект. Фазовые переходы Деформации. Колебания. Эффект Александрова. Волновое движение, в том числе ударные волны Излучения. Теплопроводность. Кон¬ векция Явление отражения света (светово¬ ды). Индуцированное излучение Электромагнитная индукция. Сверх¬ проводимость Использование электромагнитных полей (переход от «вещественных» связей к «полевым») Измерение собственной частоты коле¬ баний. Нанесение и считывание маг¬ нитных и электрических меток Тепловое расширение. Эффект «память формы». Деформации. Магнито-, электрострикция. Пьезоэлектрический эффект Электрические разряды. Отражение света. Электронная эмиссия. Муаро¬ вый эффект. Излучения 344
Требуемое действие, свойство Физическое явление, фактор, эффект, способ 21. Изменение свойств поверхности 22. Контроль состояния и свойств в объеме 23. Изменение объемных свойств объекта 24. Создание заданной структуры. Стабилизация структуры объекта 25. Индикация электрических и магнитных полей Трение. Адсорбция. Диффузия. Эф¬ фект Баушингера. Электрические раз¬ ряды. Механические и акустические колебания. Ультрафиолетовое излу¬ чение Введение меток — веществ, преобра¬ зующих внешние поля (люминофоры) или создающих свои поля (ферромаг¬ нетики), зависящие от состояния и свойств исследуемого вещества. Изме¬ нение удельного электрического сопро¬ тивления в зависимости от изменения структуры и свойств объекта. Взаимо¬ действие со светом. Электро- и магни¬ тооптические явления. Поляризован¬ ный свет. Рентгеновские и радиоактив¬ ные излучения. Электронный парамаг¬ нитный и ядерный магнитный резонан¬ сы. Магнитоупругий эффект. Переход через точку Кюри. Эффекты Гопкинса и Баркхаузена. Измерение собственной частоты колебания объекта. Ультра¬ звук. Эффект Мессбауэра. Эффект Холла Изменение свойств жидкости (кажу¬ щейся плотности, вязкости) под дей¬ ствием электрических и магнитных по¬ лей. Введение ферромагнитного веще¬ ства и действие магнитным полем. Теп¬ ловое воздействие. Фазовые переходы. Ионизация под действием электриче¬ ского поля. Ультрафиолетовое, рентге¬ новское, радиоактивное излучения. Де¬ формация. Диффузия. Электрические и магнитные поля. Эффект Баушинге¬ ра. Термоэлектрические, термомагнит¬ ные и магнитооптические эффекты. Кавитация. Фотохромный эффект. Внутренний фотоэффект Интерференция волн. Стоячие волны. Муаровый эффект. Магнитные поля. Фазовые переходы. Механические и акустические колебания. Кавитация Осмос. Электризация тел. Электриче¬ ские разряды. Пьезо- и сегнетоэлектри- ческие эффекты. Электреты. Электрон¬ ная эмиссия. Электрооптические явле¬ ния. Эффекты Гопкинса и Баркхаузена. Эффект Холла. Ядерный магнитный резонанс. Гиромагнитные и магнито¬ оптические явления 345
Требуемое действие, свойство Физическое явление, фактор, эффект, способ 26. Индикация излучения 27. Генерация электромагнитного излучения 28. Управление электромагнит¬ ными полями 29. Управление потоками света. Модуляция света 30. Инициирование и интенси¬ фикация химических пре¬ вращений Оптико-акустический эффект. Тепло¬ вое расширение. Фотоэффект. Люми¬ несценция. Фотопластический эффект Электрические разряды. Эффект Джо- зефсона. Явление индуцированного из¬ лучения. Туннельный эффект. Люми¬ несценция. Эффект Ганна. Эффект Черенкова Экранирование. Изменение состояния среды, например, увеличение или уменьшение ее электропроводности, магнитной проницаемости. Изменение формы поверхностей тел, взаимодей¬ ствующих с полями Преломление и отражение света. Элек- тро- и магнитооптические явления. Фотоупругость. Эффекты Керра и Фа¬ радея. Эффект Ганна. Эффект Фран¬ ца—Келдыша Ультразвук. Кавитация. Ультрафиоле¬ товое, рентгеновское, радиоактивное излучения. Электрические разряды. Ударные волны 7. ПРИМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ И ЯВЛЕНИЙ ПРИ РЕШЕНИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ |9] Требуемые действия, свойство Химическая реакция, способ Преобразование вещества 1. Перенос в пространстве 2. Изменение массы 3. Изменение концентрации Транспортные реакции. Термохимиче¬ ский метод. В гидратном состоянии. В сжатых газах. В гидридах. В виде час¬ ти будущего, соединения. В адсорбен¬ тах. В виде взрывчатых смесей. Моле¬ кулярная самосборка. Комплексоны. Жидкие мембраны Транспортные реакции. Термохимиче¬ ский метод. Перевод в химически свя¬ занный вид. Перевод в гидратное сос¬ тояние. Перевод в гидридное состояние. Экзотермические реакции Транспортные реакции. Перевод в хи¬ мически связанный вид и выделение. Перевод в гидратное состояние. В сжа- 346
Требуемое действие, свойство Химическая реакция, способ 4. Изменение удельного веса 5. Изменение объема 6. Изменение формы 7. Изменение электрических свойств 8. Изменение оптических свойств 9. Изменение магнитных свойств 10. Изменение биологических свойств 11. Изменение химических свойств 2. Изменение фазового состояния тых газах. В гидридах. Смещение хи¬ мического равновесия. Адсорбция — десорбция. Полупроницаемые мембра¬ ны. Комплексоны. Жидкие мембраны Перевод в химически связанный вид. Перевод в гидратное состояние. Гидри¬ ды Перевод в химически связанный вид. Транспортные реакции. Перевод в гид¬ ратное состояние, растворение в сжа¬ тых газах. Перевод в гидриды. Экзо¬ термические реакции. Термохимические реакции. Растворение. Взрыв Транспортные реакции. Термохимиче¬ ская обработка. Газовые гидраты. Сжатые газы. Гидриды. Плавление — затвердевание Гидрирование. Восстановление окисей. Растворение солей. Самораспростра- няющийся высокотемпературный син¬ тез (СВС). Нейтрализация электриче¬ ских зарядов. Смещение химического равновесия. Электризация окислением. Газы при радиоактивном облучении. Электрохромы. Г идрофильный слой. Комплексоны Восстановление окисей. Изменение цвета. Генерация света. Изменение светопропускания. В молекулярных слоях Гидрирование. СВС. Изменение окис¬ лителей. Кластеры Перевод в химически связанный вид. Озонирование. Гидрофильность — ги- дрофобность. Комплексоны Транспортные реакции. Термохимиче¬ ская обработка. Химическое связыва¬ ние газов. Газовые гидраты. Сжатые газы. Гидрирование. Восстановление окисей. Экзотермические реакции. Тер¬ мохимические реакции. Плавление — затвердевание. Растворение солей. СВС. Смещение химического равнове¬ сия. Озонирование. Фотохромы. Гидро¬ фильность — гидрофобность. Перевод в микросостояние. Комплексоны. Жид¬ кие мембраны Транспортные реакции. Термохимиче¬ ская обработка. Химическое связыва- 347
Требуемое действие, свойство Химическая реакция, способ 13. Обезвреживание (деструкция) 14. Стабилизация (временное уменьшение активности) 15. Превращение двух или более веществ в одно 16. Предохранение одного вещества от проникновения другого 17. Нанесение одного вещества на поверхность другого 18. Соединение разнородных веществ (уплотнение, заку¬ порка) 19. Разделение веществ (выделение одного из другого) ние газов. Газовые гидраты. Сжатые газы. Гидриды. Плавление — затвер¬ девание. Растворение солей. Выделе¬ ние из растворов. Адсорбция — де¬ сорбция. Фотохромы Перевод в химически связанный вид. Перевод в гидратное состояние. В сжа¬ тых газах. Гидрирование. Экзотерми¬ ческие реакции. Термохимические ре¬ акции- Растворение. Озонирование. Комплексоны. Жидкие мембраны Химическое связывание газов. Перевод в гидратное состояние. В сжатых га¬ зах. В гидридах. Плавление — затвер¬ девание. В адсорбентах. Комплексоны Транспортные реакции. Термохимиче¬ ский метод. Химическое связывание газов. Газовые гидраты. Сжатые газы. Гидриды. Окисление — восстановле¬ ние. Экзотермические реакции. Термо¬ химические реакции. Растворение. Соединение взаимно активных веществ. Озонирование. Фотохромизм.Комплек¬ соны Путем химического связывания одного из них. Защита'гидратами. Растворе¬ ние в сжатых газах. Защита гидрида¬ ми. Сжигание. Окисление. Озон. Гид- рофильность — гидрофобность. Полу¬ проницаемые мембраны. Жидкие мем¬ браны Транспортные реакции. В гидратном состоянии. С помощью гидридов. Окис¬ ление — восстановление. Соединение взаимоактивных веществ. Фотохромы. Электрохромы. Молекулярная само¬ сборка. Гидрофильность — гидрофоб¬ ность. Жидкие мембраны С помощью гидратов. С помощью гид¬ ридов. Сварка. Плавление — затвер¬ девание. Молекулярная самосборка Транспортные реакции. Выделение хи¬ мически связанных газов. Из сжатых газов. Из гидридов. Восстановление из окисей. Смещение химического равно¬ весия. Из адсорбентов. Из озонидов. Гидрофильность — гидрофобность. Полупроницаемые мембраны. Ком¬ плексоны. Жидкие мембраны 348
Требуемое действие, свойство Химическая реакция, способ 20. Разрушение вещества 21. Размещение одного вещества в другом 22. Получение новых веществ (синтез) 23. Организация замкнутого цикла по веществу (поглощение — вы¬ деление) 24. Сборка вещества из атомов 25. Получение веществ с хорошо ор¬ ганизованной структурой (чи¬ стых веществ) 26. Транспорт одного вещества сквозь другое Транспортные реакции. Термохимиче¬ ский метод. Разрушение химически связанных веществ. Выделение из сжа¬ тых газов. Насыщение водородом. Раз¬ рушение окисей. Сжигание. Растворе¬ ние. Смещение химического равнове¬ сия в смесях. Соединение взаимоактив- ных веществ. Окисление. Взрыв. Ком- плексоны Транспортные реакции. Химическое связывание газов. Газовые гидраты. В сжатых газах. В гидридах. В адсорбен¬ тах. Растворение. Комплексоны. Моле¬ кулярная самосборка. Жидкие мем¬ браны Транспортные реакции. Термохимиче¬ ский метод. Химическое связывание га¬ зов. Газовые гидраты. Гидриды. Вос¬ становление из окисей. Экзотермиче¬ ские реакции. Термохимические реак¬ ции. Соединение взаимоактивных ве¬ ществ. При смещении химического равновесия. Озонирование. Окислите¬ ли. Сверхокислители. Озониды. Моле¬ кулярная самосборка. Комплексоны Транспортные реакции. Химическое связывание — выделение газов. Ра¬ створение в сжатых газах. Гидриды. Адсорбция — десорбция. Озониды. Электрохромы. Комплексоны. Жидкие мембраны Транспортные реакции. Выделение из химически связанного вида. Выделение из сжатых газов. Из гидридов. Восста¬ новление из окисей. Соединение взаи¬ моактивных веществ. Молекулярная самосборка. Полупроницаемые мем¬ браны. Переход молекула — агрегат. Комплексоны. Жидкие мембраны Транспортные реакции. В химически связанном виде. Выделение из сжатых газов. Из гидридов. Молекулярная са¬ мосборка. Комплексоны. Жидкие мем¬ браны Транспортные реакции. Термохимиче¬ ский метод. В химически связанном ви¬ де. В сжатых газах. В гидридах. Во¬ дород сквозь металлы. Термохимиче¬ ские реакции. Фазовые переходы. Сме- 349
Требуемое действие, свойство Химическая реакция, способ 27. Получение тепла (ввод тепловой энергии в систему) щение химического равновесия. Ад¬ сорбция. Полупроницаемые мембраны. Комплексоны. Жидкие мембраны Преобразование энергии Сжигание газовых гидратов. Сжига¬ ние водорода. Гидриды. Энергоемкие вещества. Экзотермические реакции. СВС. Сильные окислители. Разложе¬ ние озона 28. Получение холода (вывод тепло¬ вой энергии из системы) Разложение газогидратов. Гидриды. Эндотермические реакции. Растворе- 29. Получение механических давле¬ ний 30. Генерация светового излучения 31. Аккумулирование тепла 32. Аккумулирование холода 33. Аккумулирование световой энер¬ гии 34. Транспорт тепловой энергии 35. Транспорт (сток) статического электричества 36. Регулирование световой энергии 37. Энергетические воздействия на вещество Разложение газогидратов. Разложе¬ ние гидридов. Разупрочнение металлов при наводораживании. Разбухание ме¬ таллов. Разложение жидкого озона Хемилюминесценция Химические реакции. Фазовые перехо¬ ды Г идриды Фотохромизм Транспортные реакции. Гидридные аккумуляторы Металлизация тканей. Обработка озо¬ ном. Гидрофильное покрытие Фотохромизм Коронный разряд. Радиоактивное из¬ лучение. Кавитация. Ультрафиолет. Электрическое поле. Электрический ток. Электромагнитное поле. Инфра¬ красное излучение. СВЧ-разряд. Ви¬ димый свет. Тепловая энергия Преобразовайие информации 38. Индикация текущей информа- Хемилюминесценция. Флуоресценция, ции о веществе Гидрофотография. Гидродинамика по¬ токов 39 Индикация информации об энер¬ гии: тепловой коронного разряда радиоактивного излучения видимого излучения ультрафиолета Фазовые переходы. Термохромы По образованию озона По образованию озона. Радиохромы Фотохромы Фотохром ы 350
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ФОРМУЛИРОВАНИЮ И РЕШЕНИЮ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ 1. Формулировка исходной исследовательской задачи Записать условие исходной исследовательской задачи по форме: «Систе¬ ма для (указать назначение) включает (перечислить входящие в систему элементы). При условии (указать) происходит (описать явление), в то время как должно происходить (указать). Требуется объяснить, почему?» Пример. В одной лаборатории обнаружили странное явление: некая хи¬ мическая реакция проходила только в том случае, если ее проводил один из сотрудников. Реакция шла в закрытой колбе, но все равно коллеги стали по¬ дозревать человека в фальсификации. Дело осложнялось еще и тем, что если в лаборатории находился кто-нибудь еще, кроме него, реакция тоже не по¬ лучалась. Как это. объяснить? Запишем исходную исследовательскую задачу по приведенной выше форме. Система для проведения определенной химической реакции включает вещество в закрытой колбе, химика, других сотрудников. При условии, что этот химик работает в одиночестве, реакция происходит, в то время как она должна была бы происходить и у других людей, а также в их присутствии. Требуется объяснить, почему реакция происходит только в том случае, если химик проводит ее в одиночку. 2. Формулировка обращенной задачи Превратить исследовательскую задачу в изобретательскую, заменив во¬ прос «почему (как) это происходит?» на «как это сделать?».Записать форму¬ лировку обращенной задачи по-форме: «Система для (указать назначение) включает (перечислить входящие в систему элементы). Необходимо при за¬ данных условиях (указать) обеспечить получение (указать явление). Пример. Система для проведения определенной химической реакции включают вещество в закрытой колбе, химика, других людей. Необходимо обеспечить, чтобы реакция проходила тогда, когда химик один, и не проходи¬ ла в присутствии других. 3. Поиск известных решений Рассмотреть, в каких областях науки, техники, обыденной жизни требуе¬ мое явление или эффект получают искусственно, самым простым путем, как его получают. Проверить, нельзя ли этот способ использовать для решения обращенной задачи. Пример. Известны способы активизации реакции с помощью катализа¬ торов, либо путем наложения различных полей. Но в нашем случае катализа¬ торы не подходят — колба закрыта. 4. Паспортизация и использование ресурсов Рассмотреть ресурсы системы и надсистем, которые в готовом или про¬ изводном виде могли бы помочь в выполнении нужного действия (решении обращенной задачи). Примечание. Следует обратить особое внимание на ресурсы изме¬ нения, функциональные и системные. Пример. Имеются вещественные и полевые ресурсы, в частности, почти все виды полей по МаТХЭМ: механические (перемещения, встряхивание, толчки, создаваемые человеком звуки); химические вещества, которые в принципе могли бы служить катализатором; тепловое поле, создаваемое че¬ ловеком; электрическое — если он одет в синтетическую одежду; магнит¬ ное — если у него в кармане, например, магнит. 351
5. Поиск нужных эффектов Рассмотреть физические, химические, геометрические, психологические (если задача связана с поведением людей) эффекты или цепочки эффектов, которые могли бы обеспечить нужное действие (решение обращенной зада¬ чи) . Пример. В нашем случае годятся эффекты, связанные с активизацией химических реакций, например, наложение различных полей. 6. Поиск новых решений Использовать для нахождения решения инструменты ТРИЗ: приемы, ве- польный анализ, стандарты, АРИЗ. Примечания: 1. В систему нельзя вводить дополнительные вещества и поля. Решение обращенной задачи должно быть получено только за счет ресурсов. 2. Имеются некоторые особенности и в формулировании шагов при ре¬ шении обращенной задачи по АРИЗ. В частности, вместо обычного конфлик¬ та типа «вредное действие связано с полезным» часто получается конфликт типа «необходимое действие противоречит имеющемуся». При формулировке мини-задачи вместо слов «необходимо при минимальных изменениях в си¬ стеме обеспечить...» следует писать «необходимо без изменений в системе обеспечить...», при формулировке ИКР вместо слов «абсолютно не усложняя систему...» - «абсолютно не изменяя систему...» Пример. Исходная вепольная модель: В{ — вещество, В2 — химик. По¬ лучается неполный веполь, который нужно достроить по стандарту 1.1.1, то есть ввести недостающее поле П. Примечание указывает, что это поле долж¬ но быть из ресурсов, причем связано с конкретным человеком (получается противоречие: поле должно быть, чтобы активизировать реакцию, и его не должно быть, потому что у других реакция не идет). После несложного ана¬ лиза отпадают все поля, кроме звукового. 7. Формулировка гипотез и задач по их проверке На основе полученных решений обращенной задачи сформулировать ги¬ потезу (гипотезы) и задачи по их проверке. Примечание. Если решение задач по проверке гипотез вызывает сложности, необходимо использовать инструменты ТРИЗ. Пример. Формулируем две гипотезы: а) наличие посторонних людей со¬ здает звуки, нарушающие ход реакции; б) отсутствие других людей позво¬ ляет химику создать звуки, активизирующие реакцию. Для проверки гипотез необходимо простейшее прослушивание. При этом выяснилось, что химик лю¬ бил петь, обладал мощным басом, но плохим слухом. Поэтому пел только в одиночестве. А реакция активизировалась только низкочастотными звуковы¬ ми колебаниями... 8. Развитие решения Если наблюдаемое явление относится к числу вредных (например, речь идет о выявлении причин брака), сформулировать и решить задачу по его устранению, при необходимости используя ТРИЗ. Если явление полезное, можно сформулировать и решить задачу по его усилению с учетом получен¬ ного знания о механизме его действия. Пример. Явление полезное. Его действие может быть усилено путем вы¬ бора наилучших режимов звукового воздействия. 352
I. ЭТАПЫ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА Службы предприятия. Служба ФСА Служба ФСА совместно со службами предприя¬ тия Служба ФСА совместно со службами предприятия Временная рабочая груп¬ па. Служба ФСА Временная рабочая груп¬ па Предложения по объектам проведе¬ ния ФСА. Таблица сравнения воз¬ можных объектов ФСА Приказ (распоряжение) о проведении ФСА, включающий: предложения по составу и регламенту работы ВРГ; предложения по составу экспертной комиссии; список информационных материалов, предоставляемых служ¬ бами предприятия группе ФСА Подборки информационных матери¬ алов Структурная схема объекта. Техно¬ логическая схема Калькуляция затрат. Структурная схема затрат Протоколы заседаний временной ра¬ бочей группы. Матрицы функций объ¬ екта, его узлов и деталей Выбор объекта с соответствующим технико-экономическим обоснованием Определение конкретных задач по проведению ФСА Составление рабочего плана прове¬ дения ФСА Оформление решения о проведении ФСА Подготовка, сбор и систематизация информации об объекте ФСА и его аналогах Изучение объекта и его аналогов: составление структурной схемы, изу¬ чение технологии, исследование ус¬ ловий применения (эксплуатации), анализ патентной информации и ра¬ ционализаторских предложений, свя¬ занных с совершенствованием объекта Определение затрат и их структуры на стадиях разработки, производства и эксплуатации объекта Формулирование функций объекта и его элементов, группировка функций, построение функциональной модели объекта Подготови¬ тельный Информа¬ ционный Аналитический Исполнители Результаты работы Содержание работы Этап
Продолжение Исполнители Результаты работы Содержание работы Этап Творческий Исследовательский Матрицы поэлементного анализа де¬ талей Диагностические таблицы, учитываю¬ щие значимость и стоимость выпол¬ нения функций, недостатки изделия и его технологии, узкие места в произ¬ водстве, пожелания различных служб и потребителей Список проблем и задач для твор¬ ческого этапа Протоколы заседаний временной рабо¬ чей группы. Эскизы вариантов реше¬ ний. Сводная таблица найденных ре¬ шений Тексты описания предложений, эскизы предложений, предварительные эконо¬ мические расчеты Таблицы сравнения альтернативных вариантов предложений Протокол предварительной экспертизы Временная рабочая груп¬ па Временная рабочая груп¬ па Служба ФСА и службы предприятия и. Оценка значимости функций эксперт¬ ным методом Оценка затрат, связанных с осущест¬ влением функций Сопоставительный анализ значимости функций и затрат на их реализацию для выявления зон (частей объекта) с неоправданно высокими затратами Проведение дифференцированного анализа по каждой из функциональ¬ ных зон Формулирование и преобразование задач для последующих этапов ФСА Выработка предложений по совершен¬ ствованию объекта Анализ и предварительный отбор пред¬ ложений для реализации Систематизация предложений по функциям. Формирование вариантов исполнения объекта Предварительная оценка выдвинутых вариантов предложений Разработка эскизов выбранных вари¬ антов и проведение необходимых рас¬ четов Рассмотрение вариантов совместно со специалистами заинтересованных служб
Продолжение Исполнители Результаты работы Содержание работы Этап Рекомендательный Внедрение Экспертная комиссия Служба ФСА совместно со службами предприя¬ тия Службы предприятия Служба ФСА Протокол заседаний экспертной комис¬ сии Решение Совета ФСА .предприятия План-график внедрения предложений Приказ по результатам проведения ФСА Планы работы предприятия, его под¬ разделений и служб Техническая документация Акты о внедрении Итоговый отчет по результатам ФСА Отбор наиболее рациональных вариан¬ тов предложений для рассмотрения на следующих этапах Создание (при необходимости) маке¬ тов и опытных образцов Проведение экспертизы предложений Рассмотрение руководящими органами по ФСА заключения экспертной ко¬ миссии и принятие окончательного ре¬ шения Окончательное оформление принятых предложений Составление проекта плана-графика внедрения рекомендаций Утверждение результатов ФСА руко¬ водством министерства, ведомства, объединения, предприятия, организа¬ ции в качестве составной части плана повышения эффективности производ¬ ства Разработка и согласование научно- технической и проектной документации в связи с изменением объекта в ре¬ зультате проведения ФСА Подготовка и освоение производства Оценка фактической экономической эффективности внедрения результа¬ тов ФСА
10. СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА 1. Какова основная функция узла (детали)? 2. Что представляет собой «идеальный» узел (деталь)? 3. Что будет, если убрать данный узел (деталь)? 4 Какие и сколько функций выполняет данный узел (деталь), нельзя ли часть из них сократить? 5. Как иначе можно выполнить основную функцию? 6. В какой отрасли техники наилучшим образом выполняется данная функ¬ ция и нельзя ли позаимствовать решение? 7. Можно ли разделить узел (деталь) на части? Можно ли объединить не¬ сколько деталей (узлов)? Можно ли разборные соединения сделать не¬ разборными и наоборот? 8. Можно ли неподвижные детали сделать подвижными и наоборот? Можно ли использовать холостые ходы? Можно ли от периодического движе¬ ния перейти к непрерывному и наоборот? 9. Нельзя ли поменять последовательность технологических операций? Ввести или исключить предварительные сборочные и обработочные опе¬ рации? Исключить отделочные операции? 10. Какой элемент узла (детали) самый «слабый», нельзя ли его отделить от детали (узла), «усилить»^ 11. Какие факторы, функции в работе узла (детали) самые «вредные»? Нель¬ зя ли их использовать? Что будет с изделием, если узел станет выполнять противоположные функции? Как реализовать работу «наоборот»? 12. Нельзя ли упростить узел, добиваясь не 100% полезного эффекта, а чуть меньше или больше? 13. Можно ли уменьшить допуск, снизить чистоту, упростить форму, усовер¬ шенствовать прочие аналогичные элементы узла (детали)? 14. Можно ли заменить специальные детали стандартными? 15. Какие дополнительные функции может выполнять данный узел (деталь)? 16. Можно ли изменить материал, сортамент? 17. Можно ли уменьшить отходы или использовать их? 18. Нельзя ли взять более дешевый материал и применить покрытия, биме¬ таллы и т. д. либо вставки из высококачественного материала? 19. Что в детали (узле) в первую очередь изнашивается? 20. Где в детали (узле) заложены излишние запасы, нельзя ли их сократить?
11. СКРЫТЫЕ РЕЗЕРВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОДУКЦИИ Способ выявления Причины появления Признаки наличия Характеристика резерва Анализ условий и опыта экс¬ плуатации изделий. Выявление реальных требо¬ ваний, которым должно от¬ вечать большинство изделий Сравнение с аналогами. Анализ опыта эксплуатации. Расчетная проверка обосно¬ ванности выбора основных параметров Сравнение с аналогами. Анализ истории и законо¬ мерностей развития изделия. Проверка возможности из¬ менения изделия с учетом но¬ вых технических возможнос- стей, появившихся после со¬ здания данного изделия Недостаток объективной ин¬ формации о потребностях и условиях работы проектиру¬ емого изделия. Недоучет эко¬ номических критериев (стои¬ мости превышения парамет- тров). Перестраховка заказчиков Перестраховка производите¬ лей, конструкторов Проектирование без серьез¬ ного расчетного обоснова¬ ния, «на глазок». Недоучет экономических критериев Недостаточное изучение на¬ учно-технической, в особен¬ ности патентной информа¬ ции. Неумение вести поиск новых решений. Психологическая инерция, «боязнь нового». Отсутствие в течение многих лет пересмотра конструкции и технологии изделий Неполное использование воз¬ можностей изделия в эксплуата¬ ции. Широкое применение изделия в непредусмотренных техниче¬ ским заданием условиях Существенное превышение па¬ раметров по сравнению с совет¬ скими и (йли) зарубежными аналогами. При массовом производстве — кажущееся благополучие, пол¬ ное отсутствие случаев поломок, рекламаций» Несоответствие технического уровня изделий уровню лучших советских и.(или) зарубежных аналогов. Явные нарушения закономер¬ ностей и тенденций развития технических систем 1. Необоснованно завышенные и излишние требования в техниче¬ ском задании 2. Необоснованно завышенные по сравнению с техническим заданием характеристики из¬ делия (прочность, надежность, мощность, ресурс, точность и т. п.) 3. Необоснованность, консерва¬ тизм основных конструктив¬ ных и (или) технологических решений во вновь спроектиро¬ ванных и в давно выпускаемых изделиях
Продолжение Способ выявления Причины появления Признаки наличия Характеристика резерва Системный анализ взаимо¬ действий изделия, выявление всех видов взаимодействий (механического, химическо¬ го, электрического и т. п.) и их комбинаций. Выявление влияния измене¬ ния разных параметров сре¬ ды (температуры, давления, состава и т. п.). Диверсионный подход Анализ изменений конструк¬ ции и технологии, рацио¬ нализаторских предложений, трудностей производства и эксплуатации, данных по браку и рекламаций Анализ связей и взаимо¬ действий между узлами и деталями изделия Недостаток научно-техниче¬ ской информации. Отсутствие системного под¬ хода к изделию Пропуск необходимых эта¬ пов в процессе разработки изделия. Недостаточное внимание разработчиков к испытаниям и эксплуатации изделия. Изолированность друг от друга конструкторских, технологических, производ¬ ственных, исследователь¬ ских, экономических и дру¬ гих подразделений пред¬ приятия Отсутствие продуктивных контактов между подразде¬ лениями, конструкторскими бюро, отделами, группами, отдельными специалистами, Необъяснимые или трудно¬ объяснимые повреждения изде¬ лий после испытаний или в про¬ цессе эксплуатации. Не предусмотренные проектом особенности изделия, выявляю¬ щиеся в процессе эксплуатации Чрезмерное количество измене¬ ний конструкции и технологии, рационализаторских предложе¬ ний, разрешений на отклонение. Большой процент брака, рек¬ ламаций. Наличие «узких мест» в про¬ изводстве, неритмичность, сложный технологический мар¬ шрут изделий. Низкий коэффициент использо¬ вания оборудования Обособленность конструкции отдельных частей сложного из¬ делия, агрегата, отсутствие сверхсуммарных эффектов от объединения частей. Наличие 4. Непредусмотренное вредное взаимодействие между частя¬ ми изделия или между изде¬ лием и связанными с ним дру¬ гими изделиями, внешней сре¬ дой 5. Недоработанность, «сырость» конструкции и (или) техно¬ логии изготовления изделия 6. Плохое сопряжение отдельных частей изделия
П родолжение Анализ изменений конструк¬ ции Поэлементный анализ де¬ талей, оценка их соответ¬ ствия выполняемым функци¬ ям Сравнение с деталями, вы¬ полняющими аналогичные функции в других устрой¬ ствах Системное рассмотрение изделия разрабатывающими разные части изделия Изменение частей изделия без согласованных измене¬ ний других его частей (не¬ системный подход к изме¬ нениям) Недостаточное внимание к второстепенным элементам. Вынужденные, временные решения, оставшиеся в тех¬ нической документации, не¬ смотря на то, что породив¬ шие их причины исчезли Резерв, умышленно остав¬ ленный конструктором для обеспечения возможности последующих улучшений (выполнение плана оргтех- меропрйятий, подачи рац¬ предложений т. п.) элементов конструкции, несу¬ щих только соединительные, согласующие функции. Наличие вредных взаимодей¬ ствий частей изделия Отсутствие изменений в черте¬ жах деталей, сопрягаемых с из¬ мененными Излишняя трудоемкость и (или) материалоемкость отдельных деталей, не соответствующая выполняемым ими функциям Выход из строя при эксплуа¬ тации отдельных вспомогатель¬ ных деталей Излишние запасы прочности, наличие заведомо «перетяже- ленных» деталей, лишних об¬ работок, необоснованной высо¬ кой чистоты и точности, по¬ крытий и т. п. 7. Наличие в изделии элемен¬ тов (узлов, деталей, частей деталей), не выполняющих по¬ лезных функций 8. Необоснованность отдельных второстепенных конструктор¬ ских решений при достаточной обоснованности основных 9. Наличие в конструкции от¬ дельных неудачных решений, не ухудшающих функциониро¬ вание изделия, но повышаю¬ щих его стоимость, легко поддающихся улучшению Способ выявления Причины появления Признаки наличия Характеристика резерва
Продолжение Способ выявления Причины появления Признаки наличия Характеристика резерва Сравнительный анализ вспо¬ могательных деталей и эле¬ ментов, одноименных узлов, спроектированных разными конструкторами (конструк¬ торскими подразделениями). Сравнительный анализ раз¬ ных типоразмеров изделия Анализ объемов выпуска и применяемости унифициро¬ ванных деталей Изучение деталей, выпол¬ ненных в натуральную ве¬ личину. Изготовление про¬ стых моделей и макетов, прорисовка деталей в мас¬ штабе 1:1. Проверка повторяющихся элементов конструкции. Анализ объекта группой спе¬ циалистов широкого профи¬ ля, представителей разных специальностей, различных подразделений предприятия Недостаточное внимание и формальное отношение к унификации. Отсутствие продуктивных контактов между разными конструкторскими подразде¬ лениями Формальный подход к уни¬ фикации Особенности человеческого восприятия, вследствие ко¬ торых детали, выполненные на чертеже в масштабах увеличения, кажутся менее прочными, чем есть в дей¬ ствительности, а в масшта¬ бах уменьшения, наоборот, более прочными. Привычка конструкторов «видеть» изделие в виде чертежа, подсознательное желание сделать деталь удобной не столько для из¬ готовления, сколько для вы¬ черчивания. Психологиче- Чрезмерное количество наиме¬ нований вспомогательных дета¬ лей, элементов (крепежные де¬ тали, отверстия, проточки и т. п.), входящих в конструкцию. Наличие на предприятии боль¬ шого количества разных испол¬ нений однотипных узлов Унификация нескольких типо¬ размеров изделий в тех случаях, когда каждый из типоразмеров выпускается в больших коли¬ чествах (массовый выпуск) Излишняя массивность или ви¬ димая «слабость» деталей, из¬ готовленных в натуральную ве¬ личину. Отсутствие в чертежах прори¬ совок деталей в масштабе 1:1. Симметричность деталей, нали¬ чие четного числа узлов креп¬ ления, ребер, граней и т. п. в тех случаях, когда это не вызвано функциональными или техно¬ логическими требованиями. Выполнение принципиально различных частей изделия, де¬ талей (механических и элек¬ трических, электронных и т. п.) 10. Недостаточный уровень уни¬ фикации и стандартизации изделий, ограничение унифи¬ кации простыми деталями, крепёжем и т. п. 11. Избыточный уровень уни¬ фикации и стандартизации 12. Ошибки и недостатки в кон¬ струкции, связанные с психо¬ логическими факторами: несоответствие требова¬ ниям деталей, вычерчиваю¬ щихся в масштабах умень¬ шения или увеличения; избыточная тяжесть или сложность деталей, связан¬ ная с их симметричностью, с выполнением в них прямых углов; несоответствие формы из¬ делий и применяемых ма¬ териалов
Я родолжение Способ выявления Причины появления Признаки наличия Характеристика резерва Сравнение нормативной (от¬ раженной в документации) и фактической технологии Анализ технологических от¬ клонений Сравнительный анализ технологии изготовления разных изделий Поэлементный анализ дета¬ лей. Анализ технологической оснастки Анализ истории разработки и выпуска изделия, динами¬ ки роста его выпуска ская инерция, стремление к привычным формам, реше¬ ниям Отсутствие продуктивных контактов между конструк¬ торскими и технологически¬ ми службами. Слабость ин¬ струментального производ¬ ства. Изготовление изделий, спро¬ ектированных в расчете на иную технологию (передан¬ ных с другого предприятия, скопированных с зарубеж¬ ных образцов) Попытки автоматизации и механизации производства изделий, спроектированных для ручного производства, без пересмотра их конструк¬ ции Изделие, спроектированное для единичного или мелко¬ серийного производства, но оказавшееся нужным в народном хозяйстве, выпус¬ кается массовым тиражом без переработки конструк¬ ции одним и тем же специалистом, без привлечения специалистов соответствующего профиля Большой процент брака и ре¬ кламаций, «узкие места» в про¬ изводстве, неритмичность, сложный технологический мар¬ шрут, низкий коэффициент ис¬ пользования оборудования, большое количество ручного труда Большой удельный вес ручного труда, сложная форма деталей, большое количество сложной специализированной оснастки Повышенный по сравнению с аналогичными изделиями или средней для предприятия нор¬ мой удельный вес ручного труда 13. Низкая технологичность изделия 14. Изделие плохо поддается механизации и автоматиза¬ ции изготовления 15. Несоответствие изделия и (или) технологии его из¬ готовления типу производ¬ ства
12. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ И ФОРМУЛИРОВАНИЮ ЗАДАЧ (Анализ изобретательской ситуации) Настоящие рекомендации предназначены для ведущего ВРГ при прове¬ дении ФСА, для преподавателя ТРИЗ и ФСА в качестве руководства по ре¬ шению практических задач в аудитории, а также для самоконтроля при ин¬ дивидуальном решении задач. 1. Объясните членам ВРГ (слушателям) правила формулирования прак¬ тической задачи: а) указать цель решения задачи; б) описать существующее положение и его недостатки; в) в формулировке задачи избегать терминов и стремиться к тому; чтобы ее условие бйло понятно ребенку 12-14 лет. 2. Соберите предложенные задачи и предварительно рассортируйте их по темам (разделам) ТРИЗ. Примечание. Этот шаг наиболее важен при обучении. При изуче¬ нии того или иного инструмента ТРИЗ в качестве завершающего занятия по теме предлагается решать практические задачи с использованием этого ин¬ струмента. 3. Прослушайте вместе с остальными членами ВРГ (слушателями) рас¬ сказ задачедателя, который должен включать необходимые пояснения, ри¬ сунки, показ чертежей, по возможности образцов в натуре и т. п. Дайте воз¬ можность другим участникам работы дополнить рассказ, задать вопросы. Рассказ задачедателя должен содержать также следующую информа¬ цию: а) характеристику исходной системы, ее надсистем, подсистем; б) сведения о ресурсах системы, надсистемы, среды; в) описание функционирования системы (физику действия), ее полез¬ ные функции; г) описание вредных функций и других недостатков исходной системы; д) ограничения, налагаемые на решение, другие пожелания задачедате¬ ля по решению; е) что будет хорошо, и что может быть плохо в случае решения задачи. Примечание. Если по какому-то из пунктов у задачедателя нет от¬ вета, остаются неясности, то для уяснения использовать методологию ана¬ литического этапа ФСА: функциональный анализ, диагностические таблицы. 4. Проверьте правильность постановки задачи (отсутствие типовых оши¬ бок, приведенных в приложении 15). При необходимости устраните ошибку и сформулируйте задачу заново. 5. Проверьте достаточность представленной задачедателем информации и степень своего понимания задачи. Для этого необходимо построить ряд простых моделей задачи (ситуации): вепольные модели, модель на базе ме¬ тода ММЧ, с помощью простых механических аналогий. Изложите задаче- дателю и другим участникам работы суть задачи, как Вы ее поняли. Примечания: 1. Если оказывается, что принцип действия ситстемы не вполне ясен, сформулируйте и решите исследовательскую задачу (с ис¬ пользованием приема обращения). 2. Если информации недостаточно для построения моделей, уточните ее и постройте модели повторно. 3. Если ин¬ формации чересчур много (модели сложны и запутанны), попробуйте вы¬ явить основные конфликты. 6. Проведите экспресс-прогноз развития исходной системы (см. прило¬ жение 13) с целью выявления дополнительных задач. 7. Выявите известные решения аналогичных задач в данной области, а также в ведущей области техники. Выясните, чем они не удовлетворяют зада¬ чедателя. Уточните перечень ограничений по п. 3 д. 362
8. Проведите ряд упражнений на снижение психологической инерции: еще раз проверьте условия задач на отсутствие терминов; используйте опера¬ тор числовой оси. Еще раз уточните перечень ограничений. 9. Если в результате анализа ситуации у Вас появилась группа задач, проведите свертывание и выявление ключевой задачи. 10. Выберите направление решения задачи и инструмент для ее решения в зависимости от условий: а) если возможен перенос известного решения - задача решена; б) если исходная система признана неперспективной, необходимо ис¬ пользовать стандарты на синтез веполей, законы развития технических си¬ стем; в) если исходная система остается и попытка использовать известные решения приводит к противоречию, следует рассмотреть возможность ком¬ промиссного решения; г) если компромисс невозможен, то нужно рассмотреть решение задачи по АРИЗ. 13. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПРОГНОЗА НА БАЗЕ ТРИЗ Прогнозирование - самый сложный вид работ по совершенствованию технических систем, поэтому для его успешного проведения необходимо уве¬ ренное владение всем аппаратом ТРИЗ. При выполнении шагов рекомендует¬ ся придерживаться следующих правил: 1. На каждом шаге необходимо выявлять и обязательно фиксировать не¬ ясности, проблемы, задачи (лучше всего в виде сформулированных противо¬ речий), в том числе и кажущиеся неактуальными, неразрешимыми. 2. Каждую выявленную задачу следует обострить и попытаться решить. Если решение сразу найти не удается, отложить его поиск на завершающий этап. Найденное решение зафиксировать, рассмотреть возможность получе¬ ния от него сверхэффекта, пути его использования и новые задачи, которые при этом могут возникнуть. 3. Не следует прекращать работу, даже если получены идеи, удовлетво¬ ряющие заказчика. Наиболее интересные результаты, как правило, могут быть получены при выполнении завершающего этапа прогноза. Этап 1. Предварительный прогноз (экспресс-прогноз) 1.1. Ознакомиться с базовой технической системой (БТС) по техниче¬ ской литературе, документации и в натуре: изучить ее принцип действия, кон¬ струкцию, историю развития (в том числе и возникавшие на разных этапах развития задачи, проблемы), альтернативные системы. 1.2Г.Т1остроить ряд моделей, описывающих БТС: с помощью механиче¬ ских аналогий, метода М^1Ч, веполАшх преобразований. Выявить и сформу¬ лировать технические и физические противоречия, характерные для совре¬ менного состояния БТС. 1.3. Использовать инструменты ТРИЗ для решения сформулированных задач, преобразования построенных моделей. 1.4. Провести простые морфологические преобразования БТС (см. АРИЗ-85В, часть 8). 1.5. Рассмотреть надсистемы БТС, их влияние на развитие БТС. 1.6. Рассмотреть развитие БТС по основным линиям действия законов развития технических систем (см. приложение 14). 1.7. Подвести итоги предварительного прогноза: сформулировать основ¬ ные возможные направления дальнейшего развития, перспективные техниче¬ ские решения и задачи, подлежащие решению. 363
Этап 2. Подготовка к углубленному анализу 2.1. Определить конечные цели работы и сформировать рабочий план прогноза. Отобрать экспертов для участия во временной рабочей группе (требования к экспертам аналогичны требованиям к членам ВРГ при прове¬ дении ФСА). 2.2. Провести прогноз с помощью традиционных методов. Примечание. Традиционный прогноз играет служебную роль, его результаты нужны для сопоставления в дальнейшем с результатами прогно¬ за на базе ТРИЗ. Если такая цель отсутствует, можно обойтись без затрат времени на традиционный прогноз. 2.3. Провести анализ БТС с использованием методологии ФСА: по¬ строить структурные, функциональные, технологические и диагностические таблицы. 2.4. Проанализировать тенденции развития надсистем, факторы, сти¬ мулирующие и (или) тормозящие развитие БТС, степень влияния их на БТС, ограничения, налагаемые надсистемами на БТС, вредные и полезные систем¬ ные свойства (сверхэффекты), возникающие при работе БТС в составе раз¬ ных надсистем. Примечание. Среди факторов, влияющих на развитие БТС, сле¬ дует рассматривать развитие потребности в БТС, технологии производства, развитие других систем, связанных или конкурирующих с БТС, развитие коллектива создателей БТС и т. п. 2.5. Рассмотреть развитие систем, аналогичных БТС, в других областях техники, в биологии, палеонтологии. Рассмотреть развитие систем, альтерна¬ тивных БТС (систем с аналогичными функциями, но действующих на других принципах) и антисистем (систем противоположного назначения). Этап 3. Прогноз по законам развития технических систем 3.1. Определить, на какой стадии развития по каждой из линий развития (см. приложение 14) находится БТС в целом, а также ее подсистемы; выявить основные проблемы, задачи данной стадии развития. 3.2. Рассмотреть возможность выполнения очередного шага или ряда шагов по каждой линии. Выявить трудности, проблемы, задачи (противоре¬ чия), возникающие при попытке выполнить шаги. 3.3. Выявить возможные ошибки в развитии (по списку типовых ошибок, см. приложение 16). Выявить возможные отрицательные моменты в разви¬ тии с использованием «диверсионного подхода» и инструментов ТРИЗ. Этап 4. Завершение прогноза (суммарный прогноз) 4.1. Проанализировать все выявленные в процессе работы задачи, по¬ строить иерархию задач, провести поиск недостающих задач. Провести свер¬ тывание системы задач, выявить ключевые задачи. 4.2. Провести решение выявленных на предыдущем шаге ключевых за¬ дач с помощью инструментов ТРИЗ.сВыявить возможные сверхэффекты от полученных решений, рассмотреть возможности их использования и возни¬ кающие при этом задачи. 4.3. Свести полученные на разных шагах прогноза идеи и решения в бло¬ ки-предсказания. Выявить противоречия между блоками и попытаться их разрешить с помощью инструментов ТРИЗ. 4.4. Выписать все задачи, решение которых оказалось невозможно на нынешнем уровне техники, технологии. Рассмотреть, как изменятся блоки, если эти ограничения будут сняты. 4.5. Составить сценарий будущего развития БТС: свести блоки-пред¬ 364
сказания в единую непротиворечивую картину (или ряд внутренне непро¬ тиворечивых альтернативных картин). 4.6. Составить перспективные планы развития БТС на базе полученного сценария. ____ 14 ЛИНИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ4 1. Этапы развития ТС 2. Вытеснение человека из ТС Вытеснение на одном уровне: Вытеснение между уровнями: 3. Увеличение степени идеальности ТС 4. Развертывание-свертывание ТС Свертывание: 365 Создание системы 1 этап развития 2 этап развития Зэтап развития I Создание новой системы Исходная система Вытеснение человека как индивида, при со¬ хранении принципа действия Вытеснение человеческого принципа действия, замена его машинным Исходная система Вытеснение из исполнительных органов Вытеснение из преобразователя Вытеснение из источника Исходная система Вытеснение с исполнительного уровня Вытеснение с уровня управления Вытеснение с информационного уровня Исходная система Совершенствование в рамках существую¬ щей концепции Переход к принципиально новой системе Создание функцио¬ нального центра Включение дополни¬ тельных подсистем Повышение уровня иерархии путем дробления Повышение уровня иерархии путем перехода к надсистеме Переход к ретикуляр¬ ной системе Минимальное свертывание Частичное свертывание Полное свертывание
5. Повышение динамичности и управляемости ТС Переход к мультифункциональности: Увеличение числа степеней свободы: Повышение управляемости: Изменение степени устойчивости: 6. Переход на микроуровень и к использованию полей Переход на микроуровень: Переход к высокоэффективным полям: 366 Нединамичная система Система со сменными рабо¬ чими органами Система с программным принципом осуществления функций Система с изменяемыми рабочими органами Нединамичная система Система, изме¬ няющаяся механи¬ чески: шарниры, механизмы, гибкие материалы и т.п. Система, изме¬ няющаяся на микроуровне: фазовые пере¬ ходы, хим. пре- вращения и т.п. Система с изменяющи¬ мися полями Неуправляемая система Система с при¬ нудительным управлением Система с само¬ управлением Статически устойчивая система Система с не¬ сколькими ус¬ тойчивыми состояниями (мультиустойчивая) Динамически устойчивая система Неустойчивая система Макроуровень Полисистема из деталей обобщенной (Ьоомы Полисистема из высокодисперс¬ ных элементов Система на надмолекуляр¬ ном уровне Система на молекулярном уровне (химия) Система на атомном уровне Система с использо¬ ванием полей Механичес¬ кие поля (М) Тепловые поля (Т) Химические взаимодейст¬ вия (X) Электричес¬ кие поля (Э) Магнит¬ ные поля (М) Термомехани¬ ческие (ТМ) Термохимические (ТХ) Элетрохимичес- кие (ХЭ) Электромагнит¬ ные (ЭМ)
Повышение эффективности действия поля: 7. Согласование-рассогласование ТС Виды согласования: Согласование взаимодеиствия инструмента с изделием: Согласование ритмики рабочих движений при обработке: 8. Дробление ТС 367 Поле пос¬ тоянное Поле обратного знака. Сочетание противоположно направленных полей (!) Переменное поле (резо¬ нанс, стоячие волны и т.п.) Импульсное, градиентное поле Суммарное действие разных полей Несогласованная система Согласованная система Рассогласован¬ ная система Система с динамическим согласованием- рассогласованием Несогласован¬ ная система Система с принудительным согласованием Система с буферным согласованием Система со свернутым согласованием Действие по точкам . Действие по линиям . Действие по поверхности Действие по объему Несовмести¬ мость транс¬ портного и технологичес¬ кого движений Совместимость транспортного и технологичес¬ кого движений с согласованием скоростей Совместимость транспортного и технологичес¬ кого движений с рассогласованием скоростей Независимость технологии от транспортного движения Сплошной объект Объект с частичны¬ ми внутрен¬ ними пере¬ городками Объект с полными перего¬ родками Объект с частичным отделением отсеков Объект с конструк¬ цией типа штанги Объект с частями, связанными полями Объект со структурной связью частей Объект с программной связью частей Система с нулевой связью частей
9. Развитие процесса сжигания Топливо: Окислитель: Управление сгоранием: 15. ТИПОВЫЕ ОШИБКИ В ФОРМУЛИРОВАНИИ ЗАДАЧ И ПРИЕМЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ «Глобализм» - чрезмерно общая постановка задачи. Пример. Задача формулируется так: «Как избавиться от заусенцев при механической обработке?» В такой общей постановке задача при нынешнем уровне техники, скорее всего, неразрешима. Но в том или ином конкретном случае избавление от заусенцев вполне возможно. Для устранения ошибки специалист-поисковик должен конкретизиро¬ вать задачу, «привязав» ее к конкретной ситуации. «Избыточная конкретизация» - слишком узкая постановка задачи, ха рактерная для заводских темников. Пример. Задача в темнике сформулирована так: <гУсовершенствовать деталь БК8.826.045». В такой постановке задача понятна лишь тем, кто ее поставил. Специа¬ лист-поисковик должен предложить объяснить задачу «своими словами», с минимальным количеством терминов. Помогает требование сформулировать задачу языком, понятным ребенку 12- 14 лет. «Тупик» - постановка задачи направляет поиск в бесперспективном на¬ правлении. Психологически это вполне понятно: человек, решавший пробле¬ му, выбрал одно из возможных направлений ее решения, но успеха не добил¬ ся. Вместо того, чтобы изменить направление поиска, он предлагает последо¬ вателям искать решение в первоначальном, тупиковом варианте. Пример. Формулировка задачи: «Разработать пневматическое приспо¬ собление для зажима детали». Решение задачи не получено, скорее всего по¬ тому, что неверна исходная позиция использования для этой цели пневмати¬ ки. Но именно в такой формулировке она попадает в темник и может там оставаться в течение десятка лет без решения. Для устранения ошибки специалист-поисковик должен реконструиро¬ вать исходную изобретательскую ситуацию и выбрать другую задачу, реше¬ ние которой обеспечит необходимый эффект. «Тупиковые» постановки возникают также тогда, когда пытаются совер¬ шенствовать систему, ресурсы развития которой исчерпаны и ее «дожима¬ ние» уже неэффективно. Другой вариант: решение задачи требует нарушения 368 Природное топливо „Облагороженное” природное топливо - (кокс, бензин и т.п.) Синтетическое топливо(порох, водород и т.п.) Воздух Воздушное дутье Кислород Озон Другие " окислители Ионизиро¬ ванные окислители Неуправляе¬ мое горение Управление подачей горючего, окислителя Непосредственное ’ управление процес¬ сом горения(ката¬ лизаторы, поля)
законов природы или материалов, технологий завтрашнего дня. В случае ис¬ черпания ресурсов развития нужно переформулировать задачу на создание принципиально новой системы, решающей исходную проблему; для преодо¬ ления поставленных природой или уровнем технологии пределов необходи¬ мо реконструировать изобретательскую ситуацию и выбрать другую задачу, обеспечивающую достижение нужного эффекта без нарушения законов. Пример. Задачу «Как поднять себя за волосы» можно превратить в зада¬ чу «Обеспечить подъем за счет собственной мускульной силы». Прожектерство - вместо решения конкретной задачи пытаются решать проблему неизмеримо более сложную. Пример. Не зная, как обеспечить имеющимися средствами подъем тя¬ желой детали, пытаются решать проблему антигравитации. Для устранения ошибки необходимо реконструировать изобретатель¬ скую ситуацию и выбрать другую задачу того же либо несколько более высо¬ кого уровня, обеспечивающую получение нужного результата. «Путанка» - ситуация, когда под видом одной задачи прячется клубок взаимосвязанных задач. Для устранения ошибки необходимо выделить все элементарные задачи, после чего решать каждую в отдельности в предположении, что остальные задачи из этого клубка уже решены. Если задачи не одного уровня иерархии, выбрать ключевую задачу. Избыток информации — ситуация, когда специалист, ставящий задачу, пытаясь облегчить ее решение, выкладывает массу информации, среди кото¬ рой нужная просто «тонет». Для устранения ошибки необходимо выявить суть задачи - конфликт, отбросив все несущественное. Недостаток информации - ситуация, когда специалист при постановке задачи упускает важные сведения, например, об имеющихся ресурсах, считая их несущественными либо полагая, что они всем известны. Бывает, что зада¬ чу ставят «понаслышке», из чужой практики, просто не владея необходимой для решения задачи информацией. Поисковик не должен браться за организацию решения задачи без со¬ ответствующего специалиста (если он сам не является специалистом в дан¬ ной области). Всю необходимую информацию по ресурсам можно получить, работая по АРИЗ (шаг 2.3), либо с помощью схемы (рис. 5). Разновидность недостатка информации - отсутствие при постановке задачи сформулированных ограничений, налагаемых системой. Для выявле¬ ния ограничения полезно предложить «задачедателю» ряд вариантов ре¬ шения, известных или полученных с помощью простых Инструментов ТРИЗ. Объясняя, почему то или иное предложенное решение не подходит, «задаче- датель» раскрывает ограничения, не высказанные в первоначальной поста¬ новке. Избыточные ограничения - постановка задачи с требованием «ничего не менять», либо решать строго определенным образом. Пример. Ставится задача устранить трудности в процессе сборки неко¬ торого узла. Ее легко решить, если принять соответствующие меры в меха¬ ническом цехе, но из-за сложностей внедрения предложений в чужом цехе возникает требование решать задачу, не выходя за пределы сборочного. Для устранения ошибки необходимо уточнить допустимость тех или иных запретов, их обоснованность. Формулируется новая задача, прзволяю- щая обойти запреты. «Вторичное объяснение» — ситуация, когда специалисты объясняют тот или иной эффект, особенность конструкции не реальными причинами, а ошибочными, но ставшими привычными, как бы «узаконенными» много¬ летним заблуждением, некритическим подходом. Пример. Специалисты считали отверстия, появляющиеся в стенке обоймы насосов, промывом быстро текущей водой, хотя на практике часто встречались отверстия конусной формы с расширением кнаружи, где 24 зак. № 91188 369
вода не движется. Настоящая причина выявилась после анализа: это электрохимическое растворение. Для устранения ошибки необходимо разобраться в физике процес¬ са, не полагаясь на предлагаемые специалистами объяснения причин явления. «Ложные» задачи — задачи, случайно попавшиё в число требующих решения: при более подробном знакомстве оказывается, что решать их не нужно, так как это не даст никакого эффекта. Пример. В темнике тракторного завода постянно фигурировала за¬ дача создания установки для автоматической распаковки подшипников от промасленной оберточной бумаги. При внимательном рассмотрении оказалось, что включение в производственный процесс такой операции усложнило бы работу. Для устранения ошибки необходимо задать вопрос: какой эффект будет получен, если задача будет решена. «Близорукая» задача — постановка задачи без учета изменения усло¬ вий, которые могут произойти за время ее решения и внедрения. Пример. В темник попадает задача по совершенствованию детали изделия, снимаемого с производства в ближайшее время. Для устранения ошибки необходимо выяснить перспективы производ¬ ства, ввести поправку на время, необходимое для внедрения, в частности, несколько увеличить требуемые параметры. Неучет масштабов и условий внедрения — постановка задачи без учета масштабов будущего внедрения: единичный образец, малая серия, боль¬ шая серия. Установки, разработанные как единичный образец, часто не работают в условиях массового производства. На качество работы влияют и условия. Так, для эксплуатации в шахте не подходит установка, пред¬ назначенная для работы в исследовательской лаборатории. Для устранения ошибки необходимо рассмотреть конкретные условия работы разрабатываемого устройства, учесть масштаб производства. «Изобретение велосипеда» — попытка искать новое решение без пред¬ варительного ознакомления с уже известными решениями, среди которых имеются и полностью решающие поставленную проблему. Для устранения ошибки необходимо провести патентно-информацион¬ ный поиск. Ориентация только на известные решения — ситуация, когда пытаются использовать даже не очень подходящие известные решения, хотя пред¬ лагаются гораздо более перспективные, но новые, еще не опробованные идеи, обычно вызываемая боязнью сложностей внедрения нового. Для устранения ошибки необходимо попытаться решить мини-за¬ дачу: избавиться от недостатков известных решений. «Несистемная задача» — постановка задачи, лежащей на поверхно¬ сти проблемы. После ее решения становится ясно, что предполагаемый эффект не будет достигнут, так как эта задача — лишь звено системы задач, задерживающих дальнейшее развитие системы. Аналогия: войска штурмуют стены крепости, убеждены, что взятие ее — победа. А за стеной оказы¬ вается новая стена... Пример. Группе ФСА на машиностроительном предприятии было пред¬ ложено улучшить работу станка для съема заусенцев после штамповки. Но выяснилось, что решение этой задачи нисколько не изменило положе¬ ние в цехе, он оставался «в прорыве». Анализ выявил целую серию новых проблем: чересчур большое время установки штампов, сложность их переточ¬ ки, большой расход и т. п. Ключевой же проблемой оказалось низкая долговечность штампов из-за плохого качества их изготовления, обязанного, в свою очередь, многократным необоснованным снижениям расценок. То есть корень зла оказался в доперестроечной экономике. Временный выход из положения был найден — наиболее ответственные штампы стали зака¬ зывать у соседей. о7П
Для устранения ошибки необходимо выявить всю цепочку задач, найти среди них ключевую и рассмотреть возможность ее решения. «Исправительная задача» — ситуация, когда предлагается усовершен¬ ствовать участок технологического процесса, созданный для устранения недостатков, возникших из-за несовершенства предыдущей операции. Для устранения ошибки необходимо проверить, не окажется ли бо¬ лее простым решение по устранению недостатков непосредственно на той опе¬ рации, где они возникают. 16. ТИПОВЫЕ ОШИБКИ В РАЗВИТИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 1. Технический волюнтаризм — убеждение, что развитие техники можно направлять и форсировать волевыми решениями. Примеры. Страдавший манией величия Гитлер постоянно вмешивал¬ ся в работу немецких военных конструкторов, требуя от них, чтобы немец¬ кая техника превосходила технику других государств по мощности. Это привело к перетяжелению практически всех видов вооружения. Так, лучший немецкий танк «Королевский тигр» весил свыше 70 тонн, в связи с чем ус¬ тупал в скорости, маневренности и в конечном итоге боевой эффективности вдвое более легкому советскому танку Т-34. Убыточными оказались попытки насильственного, без учета кон¬ кретной экономической ситуации, повсеместного внедрения роботов и гиб¬ ких автоматизированных производств (ГАП). 2. Непонимание сути и роли противоречий в развитии техники, по¬ пытки усиливать одно из качеств системы, не считаясь с ухудшением других, совершенствование элементов системы по отдельности, без учета системных эффектов. Пример. В 20—30-е годы авиаконструкторы создали немало рекорд¬ ных машин: рекордсмен дальности, рекордсмен скорости, самолет с са¬ мым высоким «потолком» и т. д. Но соединить все эти качества в одном самолете оказалось невозможным. Попытки создания на базе рекордных машин серийных обычно оказывались неудачными. 3. Топтание на месте, разработка и внедрение мелких усовершен¬ ствований вместо серьезных изменений, которые требуются в соответ¬ ствии с законами развития и вполне могут быть сделаны. Фактически подавляющее большинство изобретений таким образом опаздывает. Это расплата за поиск методом проб и ошибок. Пример. С начала развития авиации взлет и посадка всегда осу¬ ществлялись против ветра. Когда же направление ветра иное, приходится выполнять развороты, что приводит к увеличению времени полета и лишнему расходу топлива. Только недавно было предложено отказаться от уста¬ ревшей традиции — ведь у современного самолета огромные энергетиче¬ ские возможности и скорость ветра до определенных пределов для него малосущественна. Это предложение, экономящее ежегодно десятки мил¬ лионов рублей, могло появиться на несколько десятилетий раньше. 4. Забегание вперед — преждевременное внедрение новых элементов, решений, не обоснованных потребностью, не согласованных с другими подсистемами. Встречается довольно редко. Пример. В одно время на спецмашины установили лампы-мигалки с достаточно сложной электронной схемой. Позже от них отказались, перейдя к использованию постоянно горящей лампы с вращающимся экра¬ ном. Фактически произошел возврат с микроуровня на макроуровень. Электронная система «не прижилась» на автомобиле из-за несогласован¬ ности с его подсистемами по уровню сложности. Автомобиль — устрой¬ ство в основном механическое, электроника же потребовала новых зна¬ ний от водителей, механиков. В то же время в самолетах, где много другой электроники, импульсная лампа вполне на месте. Возможно, она 371
найдет себе применение в автомобиле будущего, в котором обязатель¬ но появится электроника — в системах регулирования двигателя, управле¬ ния и т. п. Помимо указанных выше типовых ошибок, характерных для любого этапа развития системы, известны ошибки специфические, характерные для конкретного этапа 5-кривой. Ошибки 1-го этапа 1. «Дефицит новизны» — недостаточная смелость в использовании но¬ вых подходов при создании новой системы, снижающая ее эффектив¬ ность. Пример. Один из первых советских реактивных самолетов Я к-15 очень мало отличался от своего прототипа — поршневого истребителя. Самолет высоких результатов не дал. Правда, он оказался ценной учебной маши¬ ной для переучивания летчиков на реактивную технику, дал возможность конструкторам накопить некоторый опыт. 2. «Избыток новизны» — соединение в одной системе слишком боль¬ шого количества новых решений, резко затрудняющее обеспечение работо¬ способности системы, ее наладку, доводку, эксплуатацию. Вместе с тем такие системы могут быть полезны как «банк» новых идей, образец для кон- структоров-серийщиков. Пример. Все самолеты выдающегося советского авиаконструктора Р. Л. Бартини отличались очень высокой степенью новизны. По этой причине только одна его разработка (дизельный бомбардировщик ЕР-2) выпускалась небольшой серией. Остальные его машины — более десятка типов — остались экспериментальными. Но блестящие решения Бартини, отработанные им элементы конструкции и технологии широко применя¬ лись в самолетах других конструкторов. 3. Включение в систему подсистем, хотя и выполняющих свои фун¬ кции наилучшим образом, но не рассчитанных на совместную работу. Пример. В свое время были неудачные попытки поставить паровую машину (наиболее совершенный в те времена двигатель) на самолет (А. Ф. Можайский, 1882 г.) и на подводнию лодки (США, 1861 г., Шве¬ ция, 1886 г.). 4. Попытки подражания «взрослым» (находящимся на 2—3 этапах развития) системам, например, чрезмерное на 1 этапе усложнение сис¬ темы, переход к динамичной, рассогласованной, свернутой системе до того, как отработана основная функциональная цепь. Примеры. Попытки создать самолет с изменяющейся геометрией кры¬ ла в 30-х годах. Созданный и испытанный монобиплан конструкции В. В. Шевченко оказался менее эффективным, чем созданные в те же годы истребители-монопланы. На заре авиации пытались создавать сложные устройства для обе¬ спечения устойчивости самолета в воздухе, типа автопилотов. Решение же оказалось гораздо проще — использование аэродинамических стаби¬ лизаторов (хвостового оперения). Только в последние десятилетия начали появляться автопилоты, стабилизирующие полет. 5. Включение в систему подсистем (материалов, конструкций, тех¬ нологий), применимых и полезных на данном этапе, но не имеющих до¬ статочных ресурсов развития. Пример. В 20-х годах много спорили по поводу материала для соз¬ даваемых самолетов, что выбрать: дерево, которого было в достатке, или дюралюминий, которого не хватало. Правильный выбор металла был сделан благодаря четкой позиции А. Н. Туполева. 6. Попытки перейти к внедрению системы с высоким уровнем фак¬ торов расплаты: недостаточной надежности системы, дороговизне, не¬ обходимости в сложном обслуживании и т. п. Пример. Попытки внедрения электродугового освещения со свечами Яблочкова. гг_г.
7. Попытки внедрить систему без соответствующего обеспечения в лице сопутствующих систем. Пример. Попытки внедрения электроосвещения до Эдисона были об¬ речены на неудачу. Эдисон сумел это сделать благодаря разработке, помимо лампочки, генераторов, регуляторов, выключателей, конструкций линий электропередач и т. п. 8. Ограничение возможностей системы каким-то одним, не самым перспективным применением. Пример. Эдисон фактически первым создал основу техники кино: ки¬ нетоскоп — прибор, способный показывать фильм на малом индивидуальном экране для одного человека. Он был глубоко убежден, что только так можно смотреть кино, и ожесточенно боролся против большого экрана общественного кинематографа. Ошибки 2-го этапа 1. Сохранение при переходе к массовому производству системы кон¬ структивных и технологических решений 1-го этапа, в частности, связанных с индивидуальным производством и эксплуатацией, применением ручного труда, «подгонки по месту» и т. п. Пример. Завод в порядке исключения разработал и изготовил не¬ обходимую и очень важную установку. Проект установки был выполнен без участия компетентных в данной области специалистов, изготовление шло практически по эскизам, «по месту», без разработки технологиче¬ ской оснастки (это было оправдано, так как речь шла всего об одной единице продукции). Но через некоторое время потребовалось сделать еще одну установку, потом — еще и, наконец, министерство выделило заводу деньги на строительство цеха для выпуска крупных серий уста¬ новок. И установка пошла в производство без коренной переработки конструкции и технологии под массовый выпуск. В результате продукция получилась очень дорогой, а добиться ее удешевления, автоматизации производства оказалось уже невозможным без существенной реконструк¬ ции цеха. 2. Непонимание неизбежного прекращения лавинообразного роста важнейших характеристик системы, возникновения ограничений в развитии и соответственно отсутствие попыток своевременной оценки воможных огра¬ ничений и принятия соответствующих решений. Пример. В начале 70-х годов ведущими советскими теоретиками и практиками был сделан прогноз развития турбогенераторостроения, пре¬ дусматривающий появление в конце 80-х годов турбогенераторов мощ¬ ностью около 8 миллионов киловатт. Но мощность турбогенераторов, дойдя, согласно прогнозу, к началу нашего десятилетия до миллиона киловатт, перестала расти из-за появления новых, не учтенных при прогнозирова¬ нии факторов. Был сделан и прогноз развития криогенных турбогенера¬ торов с обмотками, охлаждаемыми жидким гелием, предусматривавший развертывание в 90-е годы на электростанциях таких конструкций. В их разработку было вложено около 20 миллионов рублей. Все эти затраты оказались бесполезными после открытия в 1987 г. явления высокотем¬ пературной сверхпроводимости. 3. Неверный выбор направления совершенствования системы. Известно, что развитие системы приостанавливается, когда одна из ее ведущих подсистем исчерпала возможности роста. Для обеспечения дальнейшего развития необходимо заменить достигшую предела подсистему. Вместо это¬ го на практике поступают иначе — форсируют развитие других подсистем, имеющих резервы развития и потому поддающихся совершенствованию. Это никогда не дает кардинального решения вопроса. Пример. На разных этапах развитие самолета приостанавливалось то из-за несовершенства аэродинамики, то из-за недостатков винта как движителя, то из-за прямого крыла и т. п. Но во всех случаях вместо решительной смены не справляющейся подсистемы делались многократные попытки улучшить дело увеличениём мощности двигателя. 373
Ошибки 3-го этапа 1. Попытки любыми средствами продлить жизнь старой системы вме¬ сто переключения на развитие новой: компромиссы вместо разрешения противоречий, введение многоступенчатых компенсаций вредных эффек¬ тов. В результате происходит значительное усложнение системы, воз¬ никает «гигантизм» — бессмысленное, неоправданное увеличение размеров системы, то есть резкое возрастание факторов расплаты без существен¬ ного увеличения полезных функций. Идеальность системы резко пони¬ жается. Примеры. По настоянию Гитлера немецкие конструкторы в конце войны разработали танк «Маус» массой 180 тонн и приступили к соз¬ данию <гсухопутных броненосцев» массой в несколько сотен тонн. В 60—70-х годах резко усложнились механические и электромеха¬ нические счетные устройства. Образцы этих машин последних выпусков перед тем, как были вытеснены электронными вычислительными машинами, имели по нескольку тысяч шестерен, других сложных деталей. 2. Преждевременный отказ от дальнейшего совершенствования сис¬ темы, еще не исчерпавшей свои ресурсы развития, и замена ее на но¬ вую, более сложную. Обычно причиной этого являются требования свое¬ образной технической «моды». Примеры. Использование сложных электронных, оптических изме¬ рительных устройств там, где достаточна точность, быстродействие меха¬ нических измерительных приборов. Неоправданное внедрение компьютеризованных робототехнических ком¬ плексов там, где вполне можно обойтись станками-автоматами, простыми манипуляторами, роторно-конвейерными линиями. 3. Вместо перехода к системе, основанной на новых принципах, воз¬ врат на предыдущий, уже пройденный этап развития. Пример. В 60-х годах прошлого века выяснилось, что бронированные корабли неуязвимы для артиллерии. Вместо совершенствования артил¬ лерии решили вернуться к таранам, существовавшим еще в античные времена. За 40 лет таранными ударами было потоплено немало кораблей, но не вражеских, а своих — при столкновениях во время маневрирова¬ ния. 4. Имитация развития, то есть мелкое совершенствование второсте¬ пенных подсистем, порой внедрение просто декоративных элементов. Пример. Джон де Лориан, бывший вице-директор фирмы «Дженерал Моторе», крупнейшего в мире производителя автомобилей, в 1979 году писал, что в отрасли с 1949 года не была внедрена ни одна серьезная новинка. Машины не становились ни надежнее, ни долговечнее, ни бе¬ зопаснее. Менялся только их внешний вид, добавлялись побрякушки и росли цены. 5. Борьба против новой системы. Преувеличивание ее недостатков, прямая дискредитация. Пример. Эдисон отчаянно боролся против внедрения переменного эле¬ ктрического тока. Пытался доказать ненужность его для общества и даже... безнравственность!
Аннотированный указатель литературы Литературы по методологии творчества и сопутствующим вопросам очень много. Авторы отобрали из них наиболее доступные и информа¬ тивные, правда, с учетом личных вкусов и опыта. 1. Джонс Дж. К. Методы проектирования. 2-е изд. доп., пер. с англ. М.: Мир, 1986 г. Эта книга представляет собой, по сути дела, справочник, в котором .по единой форме кратко и доступно изложены 35 применяемых за ру¬ бежом методов повышения эффективности работы. Большая их часть не относится к поиску новых решений, включает мероприятия по улучшению организации работы, учету эргономических факторов, улучшению инфор¬ мационного обеспечения, исключению конструкторских ошибок и т. д. Ин¬ терес представляют имеющиеся в книге описание мозгового штурма, спис¬ ки контрольных вопросов, в особенности описание стоимостного анализа в том виде, в каком он был создан Л. Майлзом. 2. Альтшуллер Г. С., Шапиро Р. Б. О психологии изобретательского творчества.— Вопросы психологии, 1956, № 6. Это первая публикация по ТРИЗ, в которой впервые сформулирован технический, основанный на знании закономерностей развития техники, подход к поиску новых решений в отличие от общепринятого в то время психологического подхода. В ней изложены основные теоретические поло¬ жения ТРИЗ: понятия технического противоречия, идеального конечного результата решения, приемов разрешения технических противоречий; сфор¬ мулирована программа дальнейшей работы по развитию ТРИЗ, активно выполняющаяся уже более 30 лет. 3. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения.— М.: Московский ра¬ бочий. 1-е изд., 1969, 2-е изд., 1973. В этой книге, подводящей итог первому этапу развития ТРИЗ, под¬ робно рассмотрены и обоснованы основные положения теории (на базе об¬ ширного материала из истории развития техники и анализа современ¬ ного этапа, путем исследования патентных фондов). Приведены две модифи¬ кации АРИЗ: АРИЗ-61 и АРИЗ-71, что позволяет наглядно увидеть направ¬ ление и пути развития ТРИЗ. Подробно разобрано по АРИЗ-71 решение ряда изобретательских задач. И хотя сегодня используются другие моди¬ фикации, гораздо более эффективные, книга не утратила своей значимости. До сего дня сохранила свое значение приведенная в книге таблица исполь¬ зования приемов устранения технических противоречий. 4. Селюцкий А. Б., Слугин Г. И. Вдохновение по заказу.— Петроза¬ водск: Карелия, 1977. Книга рассказывает о практическом применении АРИЗ-71 для решения производственных задач. Большой интерес представляют две главы кни¬ ги, посвященные изложению основ методики развития творческого вооб¬ ражения. 5. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука.— М.: Советское радио, 1979. В книге обобщены все разработки по ТРИЗ начиная с 1973 года. Большую часть книги составил принципиально новый материал. Впервые опубликованы разработки по законам развития технических систем, веполь- ный анализ, первый вариант системы стандартов на решение изобретатель¬ ских задач. В книге приведены 70 изобретательских задач, решение 60 из них снабжено подробным разбором. 6. Альтшуллер Г. С., Селюцкий А. Б% Крылья для Икара.— Петроза¬ водск: Карелия, 1980. Данная книга продолжает и развивает предыдущую, в ней приводится более подробное обоснование некоторых разделов ТРИЗ. Приведен разбор 50 учебных задач. 375
7. Альтшуллер Г. С. Найти идею: Введение в теорию решения изоб¬ ретательских задач.— Новосибирск: Наука, 1986. Книга обобщает следующий этап развития ТРИЗ. В ней отражен опыт семинаров, проведенных в Москве, Баку, Новосибирске и других городах. Особое внимание уделено центральным этапам творческого процесса — анализу задачи и формирования новой идеи. Приведен фрагмент современ¬ ной модификации АРИЗ-85В, рассмотрены механизмы преодоления психоло¬ гических барьеров, закономерности развития технических систем. Все по¬ ложения проиллюстрированы примерами и задачами, большинство из ко¬ торых снабжено подробными разборами. 8. Дерзкие формулы творчества. В серии «Техника—молодежь—твор¬ чество». Составитель А. Б. Селюцкий.— Петрозаводск: Карелия, 1987. Книга открывает новую серию, созданную для пропаганды и изло¬ жения основ современной ТРИЗ. Содержит вступительную статью состави¬ теля «ТРИЗ в Карелии», обширную статью Г. С. Альтшуллера (давшую название сборнику), в которой изложены основные положения и идеи совре¬ менной ТРИЗ, ряд статей, посвященных подробному рассмотрению некото¬ рых наиболее полезных изобретателю физических эффектов, в том числе тепловых, электрических и магнитных полей, магнитных жидкостей, ко¬ ронного разряда, пены, капиллярно-пористых веществ и т. п. Третья часть книги — фантастика. Это цикл рассказов В. Журавлевой «Звезда психологии» о природе творчества, который может быть использован в качестве инструмента развития воображения. 9. Нить в лабиринте. В серии «Техника—молодежь—творчество». Составитель А. Б. Селюцкий.— Петрозаводск: Карелия, 1988. Это вторая книга серии. В нее вошли статьи специалистов по ТРИЗ И. М. Верткина «Бороться и искать», посвященная вопросам формирования в человеке комплекса качеств творческой личности, и Ю. П. Саламатова «Подвиги на молекулярном уровне» об использовании в изобретательстве химических эффектов. Третья часть — статья Г. С. Альтшуллера «Малень¬ кие необъятные миры» излагает систему 76 стандартов на решение изо¬ бретательских задач с примерами их практического применения. Заклю¬ чительная часть — научно-фантастическая повесть Г. Альтова «Третье ты¬ сячелетие», посвященная изучению возможных путей развития творческого обучения. 10. Правила игры без правил. В серии «Техника—молодежь—твор¬ чество». Составитель А. Б. Селюцкий.— Петрозаводск: Карелия, 1989. Третья книга серии включает АРИЗ (Г. С. Альтшуллер); рассказ о применении в изобретательстве геометрических эффектов (И. Л. Викен¬ тьев), практикум по ТРИЗ (Б. Л. Злотин и А. В. Зусман) и сборник фан¬ тастических рассказов (Н. В. Журавлева). 11. Фостер Р. Обновление производства: атакующие выигрывают. Пер. с англ.— М.: Прогресс, 1987. Директор компании «Маккинси» рассказывает о практике работы луч¬ ших американских компаний по внедрению новых изделий и технологий в производство, анализирует причины успехов и неудач в коммерческой деятельности разных компаний. Анализ основан на использовании 5-кри¬ вых развития. 12. Половинкин А. И. Законы строения и развития техники: Постанов¬ ка проблемы и гипотезы. Учебное пособие.— Волгоград, Волгоградский политехнический институт, 1985. В книге дан обзор попыток выявления законов развития техники разными авторами и собственные гипотезы автора. К сожалению, многие из приведенных закономерностей не отвечают требованиям, приведенным на с. 22 настоящей книги, которым должны удовлетворять формулиро¬ вки законов развития. Например, сформулированный автором «Принцип предпочтения» утверждает, что «...при переходе на новые принципы дейст¬ вия или изобретении новых функций и соответственно создании новых 376
технических объектов вероятность использования конкретных физических эффектов тем выше, чем позднее они были открыты» (с. 56). Из этого утверждения следует, что предпочтение отдается более новым эффектам, что не подтверждается историей развития техники, анализом патентного фонда, который содержит огромное количество новых изобретений высо¬ кого уровня, использующих такие простые и давно известные физические эффекты, как тепловое расширение, коронный разряд, электромагнитная индукция и т. п. Статистический подход к использованию физических эффектов отражен в приложении 6. 13. Моисеева Н. К. Функционально-стоимостный анализ в машиност¬ роении.— М.: Машиностроение, 1987. В книге подробно излагаются основы ФСА с точки зрения экономиста. Изложение ведется на высоком научном уровне, соответствующем совре¬ менному состоянию экономической науки. Некоторое противопоставление ав¬ тором ФСА и ТРИЗ, на наш взгляд, не вполне обоснованно. 14. Моисеева Н. К. Карпунин М. Г. Основы теории и практики функци¬ онально-стоимостного анализа. Учебное пособие для вузов.— М.: Высшая школа, 1988. Книга является первым в стране учебником по ФСА, раскрывающим в достаточно популярной форме основные положения метода. Отражая, как и предыдущая, экономическую точку зрения, книга более четко пока¬ зывает роль методов поиска новых решений, в частности ТРИЗ, при про¬ ведении ФСА. Для практики представляет большой интерес раздел, по¬ священный организации, планированию, финансированию и стимулирова¬ нию работ по ФСА. 15. Практика проведения функционально-стоимостного анализа в электротехнической промышленности. Под ред. Карпунина М. Г.— М.: Энергоатомиздат, 1987. Это сборник статей специалистов по ФСА, рассказывающих об опыте практического использования этого метода, в том числе на стадиях разра¬ ботки и выпуска изделий, а также о ФСА технологий. Многие ста¬ тьи представляют интерес, в особенности статья сотрудников Ленинград¬ ского производственного электромашиностроительного объединения «Элек¬ тросила» Герасимова В. М. и Литвина С. С., в которой приведена раз¬ работанная авторами методика «свертывания» задач при проведении ФСА, показана на конкретных примерах эффективность применения элементов ТРИЗ. 16. Справочник по функционально-стоимостному анализу. Под ред. Карпунина М. Г., Майданчика М. И.— М.: Финансы и статистика, 1988. Книга содержит разнообразные справочные сведения по вопросам ФСА из официальных и методических документов (стандартов, методичес¬ ких указаний и др.). Обобщает опыт внедрения ФСА в нашей стране и За рубежом. Упоминаются методы поиска решений, в том числе ТРИЗ (рассказано об уровнях изобретательских решений и двух модифика¬ циях АРИЗ: АРИЗ-77 и АРИЗ-85 с сокращениями). Несколько подробнее рассказано о мозговом штурме и его модификациях, морфологическом анализе, синектике и некоторых других методах. 17. Велленройтер X. Функционально-стоимостный анализ в рационали¬ зации производства. Сокр. пер. с нем.— М.: Экономика, 1984. В книге западногерманского специалиста в общедоступной форме и без лишней формализации изложен ценный практический опыт организа¬ ции работ по ФСА на предприятиях. К сожалению, практически не зат¬ ронут вопрос поиска новых решений при проведении ФСА, но тем не менее книга полезна для специалиста-практика. 18. Соболев Ю. М. Конструктор и экономика: ФСА для конструктора.— Пермь, Пермское книжное издательство, 1987. Автор, один из основателей ФСА, подробно излагает основы поэле¬ ментного анализа и показывает возможности его применения для срвер- 377
шенствования конструкций и снижения стоимости их изготовления. В книге множество практических примеров, она является своеобразным учеб¬ ником по выявлению и решению изобретательских задач, как правило, невысокого уровня, но дающих большой экономический эффект. Книга чрезвычайно полезна для специалиста по ТРИЗ и ФСА, а также для любого инженера. 19. Альтшуллер Г. С., Злотин Б. Л., Филатов В. И. Профессия — поиск нового.— Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1985. Это первая книга, излагающая «технический» подход к ФСА, связы¬ вающая ФСА с ТРИЗ. В ней подбробно изложены основы ФСА и ТРИЗ, на практических примерах показана методология использования элементов ТРИЗ при проведении ФСА. 20. Мартино Дж. Технологическое прогнозирование Пер. с англ.— М.: Прогресс, 1977. В книге изложены традиционные методы прогнозирования, такие как метод «Делфи», прогнозирование по аналогии, экстраполяция тенденций развития, нормативное прогнозирование и т. д. Рассматриваются также вопросы организации прогнозной работы, принятия решений на базе прог¬ нозов и другие. Благодаря обилию примеров и другой фактической ин¬ формации, хорошему языку, книга читается с большим интересом и может служить прекрасным пособием по изучению традиционных методов прог¬ нозирования. 21. Рабочая книга по прогнозированию (Редкол.: И. В. Бестужев- Лада (отв. ред.).— М.: Мысль, 1982. Книга является справочно-информационным изданием, в котором пред¬ принята попытка обобщить многочисленные отечественные и зарубежные работы по теории и практике прогнозирования, вышедшие за последние 10—15 лет. Она содержит сведения о терминологии, методах и организа¬ ции прогнозных разработок, об основных сферах прогнозирования, биб¬ лиографические данные. Освещаются этапы развития прогностики как науки, дается классификация прогнозов, инструментарий прогнозирования, приводятся сведения об официальных и общественных'организациях в мире, ведущих исследования по проблемам прогностики. К сожалению, книга лишена примеров практического использования излагаемых методов, что затрудняет ее практическое применение. 22. Петрович И. Т., Цуриков В. М. Путь к изобретению: Десять шагов.— М.: Молодая гвардия, 1986. Книга в популярной форме знакомит читателя с полным циклом ра¬ боты изобретателя — от выбора темы до оформления заявки на изобре¬ тение. Большое внимание уделено описанию методов поиска новых реше¬ ний, преодолению психологической инерции, использованию ЭВМ для по¬ иска нового. Приведено множество оригинальных примеров и задач. 23. Альтов Г. И тут появился изобретатель.— М.: Детская литература. 1984, 1987 (переизд.), 1989 (изд. перераб. и доп.). Алтов Г. Ши атунч апаре инвентаторул. (На молд. языке).— Ки- шинэу: Лумина, 1987. Книга составлена по материалам рубрики в газете «Пионерская правда» «Изобретать — это так просто, изобретать — это так сложно» и излагает основы ТРИЗ для школьников. Ее можно использовать в качестве учебного пособия при проведении занятий со школьниками, а также со слушателями нетехнических специальностей. Полезна она и для инженеров благодаря большому количеству подробно разобранных изо¬ бретательских задач. 24. Иванов Г. И. ...И начинайте изобретать! — Иркутск, Восточно- Сибирское книжное издательство, 1987. Автор книги — изобретатель, много лет использующий ТРИЗ,— рас¬ сказывает о своем опыте обучения изобретательству и решения разнообраз¬ ных практических задач.
25. Злотин Б. Л., Зусман А. В. Месяц под звездами фантазии: Школа развития творческого воображения.— Кишинев: Лумина, 1988. Книга представляет собой дневник месячного цикла занятий по ТРИЗ, проведенного авторами в летней школе научного общества учащихся Мол¬ давии. Помимо подробной записи занятий, рассказывается и о других творческих мероприятиях школы — заседаниях дискуссионного клуба меж- научных контактов, соревнованиях юных изобретателей, вечерних беседах. В конце каждой главы — «вечерние размышления» авторов книги — реко¬ мендации по проведению занятий по данной теме для преподавателей. 26. Злотин Б. Л., Зусман А. В. Изобретатель пришел на урок.— Ки¬ шинев: Лумина, 1990. Книга рассказывает об использовании элементов ТРИЗ при изучении школьных предметов (физики, химии) для повышения интереса к ним учащихся, улучшения освоения, а также подготовки к использованию физики и химии при решении изобретательских задач. Приведено боль¬ шое количество примеров применения различных физических эффектов, имеются рекомендации для учителей и родителей по использованию кни¬ ги при обучении. 27. Альтшуллер Г. С., Верткин И. М. Деловая игра «Жизненная стратегия творческой личности». Рига, Изд. ЦК ЛКСМ, Латвия, 1987. Брошюра представляет второй вариант деловой игры и является пер¬ вой публикацией по вопросам жизненной стратегии творческой лично¬ сти (первый вариант не публиковался). Включает помимо самой игры краткое введение, комментарии и сводную картотеку примеров к ходам игры. 28. Педагогический поиск. Сост. И. Н. Баженова.— М.: Педагогика, 1987. Книга включает статьи педагогов-новаторов: Ш. А. Амонашвили, С. Н. Лысенковой, И. П. Волкова, В. Ф. Шаталова, Е. Н. Ильина, Т. И. Гончаровой и др. Знакомство с их опытом чрезвычайно полезно для пре¬ подавателей ТРИЗ, занимающихся как со школьниками, так и со взрос¬ лыми слушателями. 29. Райт Дж. П. «Дженерал Моторе» в истинном свете: Автомобиль¬ ный гигант—взгляд изнутри. Пер. с англ.— М.: Прогресс, 1986. Книга написана на основании бесед авторов с бывшим вице-прези¬ дентом фирмы «Дженерал Моторе» Джоном де Лорианом. В ней подробно рассказывается о различных сторонах деятельности одной из крупнейших фирм США. Приведено классическое описание коллектива, находящегося на третьем этапе развития по 5-образной кривой, тяжело пораженного болезнью застоя. Книга наглядно показывает, что застойные явления мо¬ гут возникать при разных социальных системах, когда исчерпываются ресурсы развития Дела, для которого создан коллектив. 30. Питерс Т., Уотермен Р. В. В поисках эффективного управления: Опыт лучших компаний. Пер. с англ.— М.: Прогресс, 1986. Книга посвящена изучению опыта развития нескольких лучших амери¬ канских компаний. Авторы выявили и показали ряд высокоэффективных механизмов антиторможения, приводят конкретные и инструментальные ре¬ комендации по улучшению деятельности предприятий, полезные и для нашей страны. 31. Исикава /(. Японские методы управления качеством. Сокр. пер. с англ.— М.: Экономика, 1988. Несмотря на узко сформулированное название, книга затрагивает го¬ раздо более широкий и интересный круг проблем. Фактически она посвя¬ щена вопросам управления коллективом предприятия таким образом, чтобы в нем не могло возникнуть состояние застоя, а развитие шло не¬ прерывно и эффективно. Многие изложенные в книге элементы управления качеством являются по сути механизмами антиторможения.
Содержание ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ 5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТРИЗ 13 Изобретательские задачи. Уровни изобретений 13 Технические системы. Основные определения 17 Этапы развития технических систем 24 Вытеснение человека из технической системы 33 Неравномерное развитие частей технической системы. Противоречия 35 Увеличение степени идеальности технических систем 41 Развертывание-свертывание технических систем 51 Повышение динамичности и управляемости технических систем 56 Переход технических систем на микроуровень. Использование полей 59 Согласование-рассогласование технических систем 62 Особенности совместного действия законов развития технических систем 73 Закономерности как основа интуиции 79 ИНСТРУМЕНТЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЙ ФОНД ТРИЗ 85 Типовые приемы устранения технических противоречий 85 Вепольный анализ 88 Решение типовых задач. Стандарты на решение изобретательских задач 98 Решение нетиповых задач. АРИЗ 104 Использование физических, химических, геометрических и других эффектов и явлений при решении изобретательских задач 117 Решение исследовательских задач 123 Рекомендации по использованию инструментов ТРИЗ 132 КОМПЛЕКСНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ТРИЗ 139 ФСА. История создания и основные положения 139 Этапы ФСА 146 Практика проведения ФСА 177 Внедрение ФСА на предприятии 216 Прогнозирование развития технических систем ... 1 224 ОТ ТЕХНОЛОГИИ К 235 История ТРИЗ 235 Общие закономерности развития 238 ТРИЗ и патентоведение 245 Развитие творческого воображения 247 Формирование творческой личности 251 Закономерности развития коллективов 255 ТРИЗ и элементы творческой педагогики 264 Обучение ТРИЗ 267 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 280 ПРИЛОЖЕНИЯ 285 1. Типовые приемы устранения технических противоречий 285 2. Таблица выбора приемов устранения технических противоречий 292 380
3. Приемы разрешения физических противоречий 293 4. Стандарты на решение изобретательских задач 294 5. Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85В 327 6. Применение некоторых физических эффектов и явлений при ре¬ шении изобретательских задач 342 7. Применение некоторых химических эффектов и явлений при решении изобретательских задач 346 8. Порядок обработки исследовательских задач 351 9. Этапы функционально-стоимостного анализа 353 10. Список контрольных вопросов функционального анализа 356 11. Скрытые резервы совершенствования продукции 357 12. Методические рекомендации по выявлению и формулированию задач 362 13. Методика проведения прогноза на базе ТРИЗ 363 14. Линии развития технических систем 365 15. Типовые ошибки в формулировании задач и приемы их устра¬ нения 368 16. Типовые ошибки в развитии технических систем 371 АННОТИРОВАННЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ 375
Научно-популярное издание Генрих Саулович Альтшуллер Борис Львович Злотин Алла Вениаминовна Зусман Виталий Иванович Филатов ПОИСК НОВЫХ ИДЕЙ: ОТ ОЗАРЕНИЯ К ТЕХНОЛОГИИ (Теория и практика решения изобретательских задач) Зав. редакцией Б Парий Художественный редактор Н. Бурилова Технический редактор Г Андреева Корректоры Н. Казак, С. Задорожная
И Б № 4282 Сдано в набор 14.07.89. Подписано к печати 16 11.89. АБ 02640. Формат 84Х Ю8‘/з2- Бумага офс. № 2. Гарнитура литературная. Печать офсет¬ ная. Усл.-печ. листов 20,16+вкл. Уел. кр.-отт. 40,74. Уч.-изд. листов 24,27+0,47 вкл. Тираж 15000. Зак. № 91188. Цена 1 руб. 20 коп. Издательство «Картя Молдовеняскэ» Кишинев, пр. Ленина, 180. Полиграфкомбинат Государственного комитета Молдавской ССР по делам издательств, полигра¬ фии и книжной торговли, г. Кишинев, ул. Бер¬ зарина, 35.
П 44 Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач) /Г. С. Альтшуллер, Б. Л. Злотин, А. В. Зусман, В. И. Фила¬ тов.— Кишинев: Ка ртяМолдовеняскэ, 1989.—381с.,ил., табл. ISBN 5 — 362 — 00147 — 7 В книге рассказано о теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), ее практи¬ ческом использовании, в том числе и в рамках функционально-стоимостного анализа — современного эффективного метода совершенствования продукции. Приведенные реко¬ мендации основаны на опыте практической работы авторов и их коллег в области приме¬ нения ТРИЗ, обучения методологии изобретательства, внедрения полученных решений и т. п. Рассчитана на тех, кто проходит обучение по ТРИЗ, разрабатывает или совершен¬ ствует новую технику. Будет полезна и тем, кто в любой области деятельности встречается с творческими задачами. 2002000000—083 А — 86—89 М751(10)—89 ББК ЗОУ